Большой адронный коллайдер: объяснение
26 мая 2024 г.Сезон 3Эпизод 5
Equedia Investment Letter
Он огромен.
Его длина составляет 27 километров, и он находится на глубине 100 метров под землей.
На его строительство ушли тысячи людей из более чем 100 стран, и это заняло 30 лет.
Он стоит более 5 миллиардов долларов.
Это самый большой научный инструмент, когда-либо созданный человеком.
Говорят, что он может открывать порталы в другие измерения и даже создавать черные дыры.
И он был запущен.
Полная текстовая версия с изображениями и графиками здесь: https://www.equedia.com/large-hadron-collider-explained/
Получите бесплатную подписку, посетив https://www.equedia.com - без обязательств, без кредитной карты, ничего.
С более чем 500 000 подписчиков, Equedia Letter является одним из самых быстрорастущих и крупнейших инвестиционных бюллетеней, посвященных раскрытию правды о фондовом рынке.
И это совершенно БЕСПЛАТНО!
Получите подписку, посетив: https://www.equedia.com
Equedia Letter изначально предлагался только состоятельным частным лицам. Благодаря успеху и спросу на наши исследования, наш бюллетень теперь читают тысячи банкиров, брокеров, аналитиков, управляющих фондами и состоятельных розничных инвесторов. Мы ежемесячно добавляем тысячи искушенных читателей.
Equedia Letter вырос не только благодаря успешным компаниям, которые мы представляем, или высокой доходности, которую многие из них показали, но и потому, что мы не боимся делиться правдой; потому что мы пишем, чтобы обучать, а не дискриминировать.
Этот инвестиционный бюллетень выходит раз в неделю и предоставляет информацию о мировых событиях, которые могут повлиять на ваш портфель. В каждом выпуске Equedia заранее уведомляет вас о рыночных событиях, которые могут существенно повлиять на вашу торговлю, и выходит за рамки того, что вам сообщают основные СМИ.
Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими полными условиями использования и отказом от ответственности перед прослушиванием.
Поделиться
Поделиться эпизодом
Поделиться в Facebook Поделиться в Twitter Поделиться в LinkedIn Скачать
Подписаться
Apple Podcasts Spotify Overcast Amazon Music Podcast Addict Castro Castbox Podchaser Pocket Casts Deezer Listen Notes Player FM Podcast Index Goodpods TrueFans RSS-лента
Он огромен.
Его длина составляет 27 километров, и он находится на глубине 100 метров под землей.
На его строительство ушли тысячи людей из более чем 100 стран, и это заняло 30 лет.
Он стоит более 5 миллиардов долларов.
Это самый большой научный инструмент, когда-либо созданный человеком.
Говорят, что он может открывать порталы в другие измерения и даже создавать черные дыры.
И он был запущен.
Так что же это?
Он называется Большой адронный коллайдер (LHC).
Построенный Европейской организацией по ядерным исследованиям, более известной как CERN, это крупнейшая в мире действующая вакуумная система и самый большой и мощный ускоритель частиц – длинная круглая труба, состоящая из специальных труб, которые так же пусты, как межзвездное пространство, и холоднее самого космоса.
На самом деле, температура внутри этих труб составляет невероятные -271,3°C — всего на несколько градусов выше температуры, при которой прекращается всякое молекулярное движение: абсолютного нуля.
Тем не менее, он может генерировать ошеломляющую температуру в 5 триллионов градусов Цельсия – горячее взрыва сверхновой и в 366 000 раз горячее центра Солнца.
Неудивительно, что некоторые считают, что он может создать черную дыру и взорвать мир.
Но что это на самом деле?
Это массивный ускоритель частиц.
Не волнуйтесь; ускорители частиц существуют с 1930-х годов.
Они используются для получения энергичных частиц с целью изучения того, что составляет центр атомов, структуру атомного ядра.
Эти ускорители могут быть в форме колец, где частицы движутся по кругу, или прямых линий, где частицы проносятся от одного конца к другому.
Они работают, используя электрические поля для толкания частиц в одном направлении, создавая больше энергии и заставляя их двигаться быстрее.
Теоретически, длина ускорителя, такого как ускоритель частиц, напрямую связана с энергией и скоростью частиц, которые он может производить.
Более длинные ускорители позволяют увеличить ускорение, что означает, что частицы могут достигать более высоких скоростей. Это происходит потому, что частицы ускоряются многократно, проходя по всей длине ускорителя, набирая скорость с каждым проходом.
Имея длину 27 километров, Большой адронный коллайдер ускоряет протоны почти до скорости света, прежде чем столкнуть их друг с другом.
Но почему?
Протоны — одни из самых маленьких частиц, известных нам сегодня – уступают только кваркам и лептонам (подробнее чуть позже).
Для сравнения, протон примерно в 100 000 раз меньше атома, в котором он находится.
Представьте себе песчинку размером от 0,5 до 2 миллиметров. Теперь учтите, что протон примерно в 100 000 раз меньше этой песчинки. Если бы песчинка была размером с Землю, протон был бы размером с небольшой шарик в этом масштабе.
Это даже не самое безумное.
Внутри Большого адронного коллайдера два высокоэнергетических пучка частиц, несущих протоны, движутся со скоростью, близкой к скорости света, прежде чем их заставляют столкнуться. Пучки движутся в противоположных направлениях в отдельных трубах внутри пространства шириной с человеческий волос.
Эта прядь волос может показаться маленькой, но протон по сравнению с шириной вашего волоса — это как крупинка соли по сравнению со всей Землей!
Столкновение протонов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, чрезвычайно сложно – это как выстрелить двумя иглами на расстоянии 10 километров друг от друга с такой точностью, чтобы они встретились на полпути и раскололи друг друга.
Так как же они это делают?
Чтобы протоны оставались на траектории, 27-километровое кольцо сверхпроводящих магнитов поддерживает магнитные поля, которые помогают направлять и фокусировать эти частицы.
Электромагниты изготовлены из специальных катушек электрического кабеля, которые работают в сверхпроводящем состоянии, эффективно проводя электричество без сопротивления или потери энергии. Это требует охлаждения магнитов до –271,3°C – температуры, более низкой, чем в открытом космосе.
Непосредственно перед столкновением используется другой тип магнита для «сжатия» частиц ближе друг к другу, увеличивая шансы на столкновения.
Весь этот процесс требует безумного количества энергии, поэтому все должно быть идеально, как при запуске ракеты.
На самом деле, Большой адронный коллайдер потребляет около 120 мегаватт энергии во время работы — этого достаточно для питания небольшого города!
Конечно, было бы глупо думать, что они выпускают всего пару протонов, чтобы все это заработало.
Зачем рисковать, стреляя одной иглой, чтобы попасть в другую иглу на расстоянии 10 км? Шансы на то, что эти иглы попадут друг в друга, были бы довольно малы.
Так и есть.
Так как же они это делают?
Что ж, как вы, вероятно, догадались, они выпускают не один протон за раз – миллиарды, на самом деле.
В среднем каждый пучок содержит 100 миллиардов протонов, направленных в противоположные стороны — это 100 миллиардов протонов против 100 миллиардов протонов!
Но не все эти протоны выстреливаются одновременно.
Они располагают эти протоны в сгустки, примерно по 2808 сгустков на пучок, каждый из которых содержит миллиарды протонов.
При 2808 сгустках на пучок, в коллайдере в любой момент времени циркулирует примерно 208 320 сгустков.
И угадайте, сколько на самом деле сталкивается за одно пересечение?
Всего 50-60 протонов.
Вот почему они делают это снова и снова — целых 30 миллионов раз… в секунду!
Имея почти 3000 сгустков, каждый из которых содержит более 100 миллиардов протонов, Большой адронный коллайдер создает 1 миллиард столкновений в секунду!
Но почему?
Это для того, чтобы открыть другое измерение? Создать черную дыру? Призвать злых духов?
Возможно…
Но технически и научно это не то, для чего он предназначен.
Он был разработан для изучения того, что создало Вселенную – чтобы понять, что могло произойти в начале Вселенной, когда предположительно произошел Большой взрыв.
Как мельчайшие частицы создали такое огромное количество энергии, чтобы сформировать Вселенную, какой мы ее знаем сегодня?
Обеспокоены CERN?
Я знаю, о чем вы думаете: если нам удастся воспроизвести Большой взрыв, самый большой взрыв в истории Вселенной, разве это не уничтожит нас?
Что ж, пока не стоит беспокоиться.
Несмотря на то, что он предназначен для воспроизведения времени, максимально близкого к Большому взрыву, при столкновении двух протонов в Большом адронном коллайдере высвобождается энергия порядка одной миллиардной джоуля.
Это сравнимо с кинетической энергией летящего комара.
Для сравнения, молния высвобождает около 5 миллиардов джоулей энергии, что примерно в 1 миллион раз больше энергии, чем одно столкновение протона с протоном в Большом адронном коллайдере.
Однако ученые обнаружили, что когда протоны сталкиваются на невероятно высоких скоростях, они высвобождают столько энергии, что она может превратиться в физическую массу.
Если энергия достаточно высока, она может превратиться в таинственные или неизвестные частицы — и именно это ищут ученые.
Видите ли, математика — очень интересная вещь, которая может предсказывать и решать многие вопросы без ответа.
Например, теория относительности Альберта Эйнштейна, более известная как E=mc 2, не была доказана до десятилетий после ее первой публикации.
В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев создал основу, которая превратилась в современную периодическую таблицу. Но когда он ее составлял, он оставил места для элементов, о существовании которых он знал, но которые еще не были идентифицированы. Он даже предвидел характеристики некоторых неоткрытых элементов, присвоив им временные названия, такие как «эка-алюминий» для элемента, напоминающего алюминий. Годы спустя эка-алюминий был идентифицирован как галлий. Несмотря на некоторые несоответствия, его теория «недостающих элементов» оказалась весьма точной.
Итак, подобно тому, как мы открыли элементы в периодической таблице с помощью математики, могут ли существовать частицы, которые нам еще предстоит открыть, и которые могли бы изменить наше представление о Вселенной?
Ответ — да.
Стандартная модель
Представьте, что вы делите что-то снова и снова, пока не получите то, что больше нельзя разделить.
Это элементарные частицы – самые фундаментальные строительные блоки материи и энергии во Вселенной.
Вы слышали об электронах и фотонах – это элементарные частицы.
Подобно тому, как химики полагаются на периодическую таблицу, физики полагаются на Стандартную модель для этих элементарных частиц — теорию в физике частиц, которая описывает фундаментальные частицы и силы, составляющие Вселенную.
Фермионы — это частицы, из которых состоит материя. Они включают кварки (из которых состоят протоны и нейтроны) и лептоны (такие как электроны), самые маленькие из известных нам сегодня.
На самом деле, кварки и лептоны настолько малы, что нет никаких доказательств того, что они вообще имеют какой-либо размер. Странно, не так ли?
Однако физики на коллайдерах Tevatron в Fermilab и LEP и LHC в CERN установили предел размера кварков и лептонов: они должны быть меньше примерно в 0,001 раза размера протона.
Бозоны, с другой стороны, — это частицы, которые опосредуют силы между фермионами. Проще говоря, они являются носителями сил и энергии во Вселенной.
Однако до 2012 года Стандартная модель предсказывала существование еще одной частицы – частицы, которая, вероятно, присутствовала в начале Вселенной, но еще не была найдена.
Они назвали эту загадочную частицу «частицей Бога», иначе известную как бозон Хиггса.
Существование бозона Хиггса было необходимо для объяснения того, как частицы приобретают массу – без его подтверждения Стандартная модель была бы неполной.
Вот лауреат Нобелевской премии Питер Хиггс, описывающий, что это такое.
https://x.com/NobelPrize/status/1779190652175011900
Проще говоря, эта «частица Бога» — причина существования всего, что мы ощущаем.
Чтобы подтвердить существование бозона Хиггса, физикам нужно было сконцентрировать достаточно энергии в одном месте, чтобы создать его — например, столкнуть два протона вместе почти со скоростью света.
Это одна из основных причин — по крайней мере, как они публично заявляли — создания Большого адронного коллайдера.
В 2012 году, после многократных столкновений протонов в Большом адронном коллайдере, был обнаружен бозон Хиггса.
Но как?
Именно здесь математика играет решающую роль – и именно поэтому для подтверждения этого потребовались тысячи ученых.
Видите ли, когда протоны сталкиваются, создавая особые загадочные частицы Бога, они существуют лишь краткое время, прежде чем снова превратиться в обычные частицы.
Вот почему Большой адронный коллайдер оснащен одними из самых передовых датчиков и детекторов, когда-либо созданных для исследований в области физики частиц.
Когда эти частицы взрываются и разлетаются наружу к датчикам, датчики точно записывают, куда эти частицы попали.
Работая в обратном направлении и используя сложнейшую физику для обратного инжиниринга того, что произошло в момент столкновения, чтобы подтвердить загадочную частицу, физики смогли обнаружить небольшой всплеск.
Это выглядит так:
И да, это оно. Этот всплеск подтвердил присутствие бозона Хиггса.
Миллиарды долларов, 100 стран и тысячи ученых объединились, чтобы создать этот всплеск на графике.
Если вы действительно считаете, что можете понять продвинутую физику, не стесняйтесь узнать больше об этом «всплеске» здесь.
Что за всплеск!?!
Конечно, ученые не потратили бы столько времени и денег только для того, чтобы создать всплеск на графике.
Конечно, они по крайней мере пытались открыть порталы или призвать демонов.
Что ж, несмотря на довольно обыденное открытие, применимое к реальной жизни, побочный продукт работы, проделанной в CERN, на самом деле породил массу реальных применений.
К ним относятся лечение рака, электромобили, медицинская визуализация и даже Всемирная паутина.
Возможно, в конечном итоге открытие, сделанное с помощью Большого адронного коллайдера, сможет продвинуть наш мир в новую область открытий. Возможно, оно поможет нам лучше понять темную материю или даже антигравитацию и энергию нулевой точки.
И хотя есть скептики относительно того, чему может научить нас Большой адронный коллайдер, это не останавливает ученых от продвижения его исследований.
На самом деле, ученые уже планируют разработать еще больший коллайдер в Европе – длиной 100 км, который будет называться Будущим круговым коллайдером (Future Circular Collider).
Угадайте, кто еще собирается построить свой 100-километровый коллайдер?
Верно, Китай.
Через South China Morning Post:
«Строительство крупнейшего в мире ускорителя частиц может начаться в Китае через три года, хотя оно все еще должно получить одобрение правительства и обеспечить финансирование, — заявил ведущий ученый.
Круговой электрон-позитронный коллайдер (CEPC) стоимостью 36 миллиардов юаней (5 миллиардов долларов США), также известный как фабрика Хиггса, займет около 10 лет на строительство и станет следующим глобальным центром физики частиц, по словам Ван Ифана, директора Института физики высоких энергий в Пекине.
Ускоряя электроны и их античастицы – позитроны – в подземном туннеле длиной 100 км (62 мили) до чрезвычайно высоких энергий и сталкивая их друг с другом, CEPC создаст миллионы бозонов Хиггса и позволит ученым совершать новые открытия за пределами Стандартной модели – нашей существующей лучшей теории, описывающей основные строительные блоки Вселенной».
Итак, в то время как миллиардеры, такие как Илон Маск и Джефф Безос, запускают объекты в космос, ученые по всему миру стремятся создать то, что формирует космос.
Что произойдет, когда мы будем сталкивать частицы, используя более высокие энергии, чем когда-либо прежде?
100-километровый коллайдер потенциально может достичь энергий столкновения в 100 тераэлектронвольт, что примерно в шесть раз превышает энергию столкновения Большого адронного коллайдера (LHC) и равно энергии столкновения, создаваемой остатками сверхновых, пульсарами и космическими лучами.
Вопрос в том, изменит ли это что-то?
Как вы думаете, что произойдет? Создадим ли мы черную дыру? Откроем другое измерение? Создадим темную материю и используем неограниченную энергию?
Причина объяснения того, что такое Большой адронный коллайдер, в этом инвестиционном бюллетене заключается в том, чтобы показать вам, что на горизонте появляется множество новых технологий, которые изменят наше понимание мира.
Это включает не только новые открытия с помощью ИИ, но и открытия с использованием инструментов, которые позволяют нам видеть настолько мелкие вещи, что мы можем обнаруживать болезни с помощью всего одного вдоха.
Удачной охоты.
Ищите правду и будьте готовы,
Carlisle Kane
