Quelques faits sur le Grand collisionneur de hadrons, comment et pourquoi il a été créé, quelle est son utilisation et quels dangers potentiels il représente pour l'humanité.

1. La construction du LHC, ou Large Hadron Collider, a été conçue en 1984 et n'a commencé qu'en 2001. 5 ans plus tard, en 2006, grâce aux efforts de plus de 10 000 ingénieurs et scientifiques de différents pays, la construction du Le Grand collisionneur de hadrons est terminé.

2. Le LHC est la plus grande installation expérimentale au monde.

3. Alors pourquoi le Grand collisionneur de hadrons ?
On l'a qualifié de grand en raison de sa taille importante : la longueur de l'anneau principal le long duquel les particules sont entraînées est d'environ 27 km.
Hadronique - puisque l'installation accélère les hadrons (particules constituées de quarks).
Collisionneur - dû à des faisceaux de particules accélérant dans la direction opposée, qui entrent en collision les unes avec les autres à des points spéciaux.

4. A quoi sert le Grand collisionneur de hadrons ? Le LHC est un centre de recherche de pointe où les scientifiques mènent des expériences avec des atomes, faisant entrer en collision des ions et des protons à une vitesse énorme. Les scientifiques espèrent utiliser la recherche pour lever le voile sur les mystères de l’origine de l’Univers.

5. Le projet a coûté à la communauté scientifique une somme astronomique : 6 milliards de dollars. D'ailleurs, la Russie a délégué 700 spécialistes au LHC, qui travaillent encore aujourd'hui. Les commandes du LHC ont rapporté aux entreprises russes environ 120 millions de dollars.

6. Sans aucun doute, la principale découverte faite au LHC est la découverte en 2012 du boson de Higgs, ou comme on l'appelle aussi « particules divines ». Le boson de Higgs est le dernier maillon de Modèle standard. Un autre événement important à Bak'e a été l'atteinte d'une énergie de collision record de 2,36 téraélectronvolts.

7. Certains scientifiques, notamment russes, pensent que grâce à des expériences à grande échelle au CERN (l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, où se trouve actuellement le collisionneur), les scientifiques pourront construire la première machine à remonter le temps au monde. Cependant, la plupart des scientifiques ne partagent pas l’optimisme de leurs collègues.

8. Les principales inquiétudes de l'humanité concernant l'accélérateur le plus puissant de la planète reposent sur le danger qui menace l'humanité en raison de la formation de trous noirs microscopiques capables de capter la matière environnante. Il existe une autre menace potentielle et extrêmement dangereuse : l'émergence de straplets (dérivés de Strange Droplet), qui, hypothétiquement, sont capables d'entrer en collision avec le noyau d'un atome, formant de plus en plus de straplets, transformant ainsi la matière de l'Univers entier. Cependant, la plupart des scientifiques les plus respectés estiment qu’un tel résultat est peu probable. Mais théoriquement possible

9. En 2008, le CERN a été poursuivi en justice par deux résidents de l'État d'Hawaï. Ils ont accusé le CERN de tenter de mettre fin à l'humanité par négligence, exigeant des garanties de sécurité de la part des scientifiques.

10. Le Grand collisionneur de hadrons est situé en Suisse, près de Genève. Il existe un musée au CERN, où les visiteurs apprennent clairement les principes de fonctionnement du collisionneur et pourquoi il a été construit.

11 . Et enfin, un petit fait amusant. À en juger par les requêtes de Yandex, de nombreuses personnes qui recherchent des informations sur le Grand collisionneur de hadrons ne savent pas comment épeler correctement le nom de l'accélérateur. Par exemple, ils écrivent «andronic» (et ils n'écrivent pas seulement ce que valent les reportages de NTV avec leur collisionneur aAndronic), parfois ils écrivent «androïde» (L'Empire contre-attaque). Dans l'Internet bourgeois, ils ne sont pas non plus en reste et au lieu de « hadron », ils tapent « hardon » dans le moteur de recherche (en anglais orthodoxe hard-on - hard-on). Une variante intéressante de l’orthographe en biélorusse est « Vyaliki gadronny paskaralnik », qui se traduit par « Grand accélérateur de gadrony ».

Collisionneur de hadrons. Photo

LHC abrégé (Large Hadron Collider, en abrégé LHC) est un accélérateur de particules chargées utilisant des faisceaux en collision, conçu pour accélérer des protons et des ions lourds (ions plomb) et étudier les produits de leurs collisions. Le collisionneur a été construit au CERN (Conseil européen pour la recherche nucléaire), situé près de Genève, à la frontière de la Suisse et de la France. Le LHC est la plus grande installation expérimentale au monde. Plus de 10 000 scientifiques et ingénieurs de plus de 100 pays ont participé et participent encore à la construction et à la recherche.

Il est nommé grand en raison de sa taille : la longueur de l'anneau principal de l'accélérateur est de 26 659 m ; hadronique - du fait qu'il accélère les hadrons, c'est-à-dire les particules lourdes constituées de quarks ; collisionneur (eng. collisionneur - collisionneur) - en raison du fait que les faisceaux de particules sont accélérés dans des directions opposées et entrent en collision à des points de collision spéciaux.

Spécifications du BAK

L'accélérateur est censé faire entrer en collision des protons d'une énergie totale de 14 TeV (soit 14 téraélectronvolts ou 14·1012 électronvolts) dans le système du centre de masse des particules incidentes, ainsi que des noyaux de plomb d'une énergie de 5 GeV. (5·109 électronvolts) pour chaque paire de nucléons en collision. Début 2010, le LHC avait déjà légèrement dépassé le précédent détenteur du record d'énergie protonique - le collisionneur proton-antiproton Tevatron, qui fonctionnait jusqu'à fin 2011 au Laboratoire national des accélérateurs. Enrico Fermi (États-Unis). Bien que la configuration de l'équipement dure depuis des années et ne soit pas encore terminée, le LHC est déjà devenu l'accélérateur de particules le plus énergétique au monde, dépassant d'un ordre de grandeur en énergie les autres collisionneurs, y compris le collisionneur d'ions lourds relativiste RHIC, opérant au Brookhaven Laboratory (USA). ).

La luminosité du LHC au cours des premières semaines de son fonctionnement n'était pas supérieure à 1 029 particules/cm 2 s, mais elle continue d'augmenter constamment. L'objectif est d'atteindre une luminosité nominale de 1,7 × 1034 particules/cm 2 s, soit le même ordre de grandeur que les luminosités de BaBar (SLAC, USA) et Belle (KEK, Japon).

L'accélérateur est situé dans le même tunnel autrefois occupé par le Grand collisionneur électron-positon. Le tunnel d'une circonférence de 26,7 km est posé sous terre en France et en Suisse. La profondeur du tunnel est comprise entre 50 et 175 mètres et l'anneau du tunnel est incliné d'environ 1,4 % par rapport à la surface de la terre. Pour maintenir, corriger et focaliser les faisceaux de protons, 1624 aimants supraconducteurs sont utilisés, dont la longueur totale dépasse 22 km. Les aimants fonctionnent à une température de 1,9 K (-271 °C), légèrement inférieure à la température à laquelle l'hélium devient superfluide.

Détecteurs BAK

Le LHC dispose de 4 détecteurs principaux et 3 détecteurs auxiliaires :

• ALICE (Une expérience sur un grand collisionneur d'ions)
• ATLAS (un appareil toroïdal pour le LHC)
• CMS (solénoïde compact à muons)
• LHCb (expérience de beauté du Grand collisionneur de hadrons)
• TOTEM (Mesure de section efficace élastique et diffractive TOTal)
• LHCf (L'avant du Grand collisionneur de hadrons)
• MoEDAL (Détecteur monopôle et exotiques au LHC).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb sont de grands détecteurs situés autour des points de collision des faisceaux. Les détecteurs TOTEM et LHCf sont auxiliaires, situés à plusieurs dizaines de mètres des points d'intersection des faisceaux occupés respectivement par les détecteurs CMS et ATLAS, et seront utilisés en conjonction avec les principaux.

Les détecteurs ATLAS et CMS sont des détecteurs à usage général conçus pour rechercher le boson de Higgs et la « physique non standard », en particulier la matière noire, ALICE - pour étudier le plasma quark-gluon dans les collisions d'ions plomb lourds, LHCb - pour étudier la physique des quarks b, qui permettront de mieux comprendre les différences entre matière et antimatière, TOTEM est conçu pour étudier la diffusion de particules sous de petits angles, comme ce qui se produit lors de vols rapprochés sans collisions (les particules dites non collisionnelles, avant particules), qui permet de mesurer plus précisément la taille des protons, ainsi que de contrôler la luminosité du collisionneur, et, enfin, LHCf - pour l'étude des rayons cosmiques, modélisés à l'aide des mêmes particules non collisionnantes.

Le septième détecteur (expérience) MoEDAL, assez insignifiant en termes de budget et de complexité, est également associé aux travaux du LHC, conçu pour rechercher des particules lourdes se déplaçant lentement.

Pendant le fonctionnement du collisionneur, des collisions ont lieu simultanément aux quatre points d'intersection des faisceaux, quel que soit le type de particules accélérées (protons ou noyaux). Dans ce cas, tous les détecteurs collectent simultanément des statistiques.

Accélération des particules dans un collisionneur

La vitesse des particules dans le LHC lors des collisions de faisceaux est proche de la vitesse de la lumière dans le vide. L’accélération des particules à des énergies aussi élevées s’effectue en plusieurs étapes. Dans la première étape, les accélérateurs linéaires à basse énergie Linac 2 et Linac 3 injectent des protons et des ions plomb pour une accélération supplémentaire. Les particules entrent ensuite dans le booster du PS puis dans le PS lui-même (synchrotron à protons), acquérant une énergie de 28 GeV. A cette énergie, ils se déplacent déjà à une vitesse proche de la lumière. L'accélération des particules se poursuit ensuite dans le SPS (Super Synchrotron Proton Synchrotron), où l'énergie des particules atteint 450 GeV. Le paquet de protons est ensuite dirigé vers l'anneau principal de 26,7 kilomètres, portant l'énergie des protons à un maximum de 7 TeV, et des détecteurs enregistrent les événements aux points de collision. Deux faisceaux de protons en collision, lorsqu'ils sont entièrement remplis, peuvent contenir chacun 2 808 paquets. Aux premières étapes du débogage du processus d'accélération, un seul paquet circule dans un faisceau de plusieurs centimètres de long et de petite taille transversale. Ensuite, ils commencent à augmenter le nombre de caillots. Les grappes sont situées dans des positions fixes les unes par rapport aux autres et se déplacent de manière synchrone le long de l'anneau. Les amas dans une certaine séquence peuvent entrer en collision en quatre points de l'anneau, où se trouvent les détecteurs de particules.

L'énergie cinétique de tous les paquets de hadrons du LHC, une fois complètement rempli, est comparable à l'énergie cinétique d'un avion à réaction, bien que la masse de toutes les particules ne dépasse pas le nanogramme et qu'elles ne soient même pas visibles à l'œil nu. Cette énergie est obtenue grâce à des vitesses de particules proches de la vitesse de la lumière.

Les paquets parcourent un tour complet de l'accélérateur en moins de 0,0001 seconde, effectuant ainsi plus de 10 000 tours par seconde.

Buts et objectifs du LHC

La tâche principale du Grand collisionneur de hadrons est de découvrir la structure de notre monde à des distances inférieures à 10-19 m, en la « sondant » avec des particules d'une énergie de plusieurs TeV. À l'heure actuelle, de nombreuses preuves indirectes se sont déjà accumulées selon lesquelles à cette échelle, les physiciens devraient découvrir une certaine « nouvelle couche de réalité », dont l'étude apportera des réponses à de nombreuses questions de physique fondamentale. Ce que sera exactement cette couche de réalité n’est pas connu à l’avance. Bien entendu, les théoriciens ont déjà proposé des centaines de phénomènes différents qui pourraient être observés à des énergies de collision de plusieurs TeV, mais c'est l'expérience qui montrera ce qui se réalise réellement dans la nature.

La recherche d'une nouvelle physique Le modèle standard ne peut être considéré la théorie finale particules élémentaires. Cela doit faire partie d’une théorie plus profonde de la structure du micromonde, la partie visible dans les expériences menées auprès de collisionneurs à des énergies inférieures à environ 1 TeV. De telles théories sont collectivement appelées " Nouvelle physique» ou « Au-delà du modèle standard ». L’objectif principal du Large Hadron Collider est d’obtenir au moins les premiers indices de cette théorie plus profonde. Pour une unification plus poussée interactions fondamentales une théorie utilise différentes approches : la théorie des cordes, qui a été développée dans la théorie M (théorie des branes), la théorie de la supergravité, la gravité quantique en boucle, etc. Certaines d'entre elles ont des problèmes internes et aucune n'a de confirmation expérimentale. Le problème est que pour réaliser les expériences correspondantes, il faut des énergies inaccessibles avec les accélérateurs de particules chargées modernes. Le LHC permettra des expériences auparavant impossibles et confirmera ou infirmera probablement certaines de ces théories. Ainsi, il existe toute une gamme de théories physiques avec des dimensions supérieures à quatre qui supposent l'existence d'une « supersymétrie » - par exemple, la théorie des cordes, qui est parfois appelée théorie des supercordes précisément parce que sans supersymétrie, elle perd signification physique. La confirmation de l'existence de la supersymétrie sera donc une confirmation indirecte de la véracité de ces théories. Étudier les quarks top Le quark top est le quark le plus lourd et, de plus, la particule élémentaire la plus lourde découverte jusqu'à présent. Selon les derniers résultats du Tevatron, sa masse est de 173,1 ± 1,3 GeV/c 2. En raison de sa grande masse, le quark top n'a jusqu'à présent été observé que sur un seul accélérateur - le Tevatron ; les autres accélérateurs n'avaient tout simplement pas assez d'énergie pour sa naissance. De plus, les quarks top intéressent les physiciens non seulement en eux-mêmes, mais aussi en tant qu'« outil de travail » pour l'étude du boson de Higgs. L'un des canaux les plus importants pour la production de bosons de Higgs au LHC est la production associative avec une paire quark t-antiquark. Afin de séparer de manière fiable ces événements du bruit de fond, il est d’abord nécessaire d’étudier les propriétés des quarks top eux-mêmes. Étudier le mécanisme de symétrie électrofaible L'un des principaux objectifs du projet est de prouver expérimentalement l'existence du boson de Higgs, une particule prédite par le physicien écossais Peter Higgs en 1964 dans le cadre du Modèle standard. Le boson de Higgs est un quantum du champ dit de Higgs, au passage duquel les particules subissent une résistance, que nous représentons comme des corrections de masse. Le boson lui-même est instable et possède une masse importante (plus de 120 GeV/c 2). En fait, les physiciens ne s’intéressent pas tant au boson de Higgs lui-même qu’au mécanisme de Higgs permettant de briser la symétrie de l’interaction électrofaible. Etude du plasma quark-gluon Il est prévu qu'environ un mois par an se déroulera dans l'accélérateur du affrontements nucléaires. Au cours de ce mois, le collisionneur accélérera et entrera en collision non pas des protons, mais des noyaux de plomb dans les détecteurs. Dans une collision inélastique de deux noyaux à des vitesses ultrarelativistes à un bref délais un amas dense et très chaud de matière nucléaire se forme puis se désintègre. Comprendre les phénomènes qui se produisent dans ce cas (la transition de la matière à l'état de plasma quark-gluon et son refroidissement) est nécessaire pour construire une théorie plus avancée des interactions fortes, qui sera utile à la fois en physique nucléaire et en astrophysique. La recherche de la supersymétrie Les premiers réalisation scientifique les expériences au LHC pourraient prouver ou réfuter la « supersymétrie » – la théorie selon laquelle toute particule élémentaire a un partenaire beaucoup plus lourd, ou « superparticule ». Etude des collisions photon-hadron et photon-photon L'interaction électromagnétique des particules est décrite comme l'échange de photons (dans certains cas virtuels). Autrement dit, les photons sont des porteurs Champ électromagnétique. Les protons sont chargés électriquement et entourés champ électrostatique, ce champ peut donc être considéré comme un nuage de photons virtuels. Chaque proton, en particulier un proton relativiste, comprend un nuage de particules virtuelles comme composant. Lorsque des protons entrent en collision, les particules virtuelles entourant chaque proton interagissent également. Mathématiquement, le processus d'interaction des particules est décrit par une longue série de corrections, chacune décrivant l'interaction à travers des particules virtuelles d'un certain type (voir : diagrammes de Feynman). Ainsi, lorsqu'on étudie la collision de protons, l'interaction de la matière avec des photons de haute énergie, qui représente grand intérêt pour la physique théorique. Une classe particulière de réactions est également prise en compte : l'interaction directe de deux photons, qui peuvent entrer en collision soit avec un proton venant en sens inverse, générant des collisions photons-hadrons typiques, soit entre eux. En mode collision nucléaire, en raison de la charge électrique importante du noyau, l'influence processus électromagnétiques a une signification encore plus grande. Tester des théories exotiques Les théoriciens de la fin du XXe siècle avancent un grand nombre de des idées inhabituelles concernant la structure du monde, collectivement appelés « modèles exotiques ». Il s'agit notamment de théories avec une forte gravité à une échelle d'énergie de l'ordre de 1 TeV, de modèles avec un grand nombre de dimensions spatiales, de modèles de préons dans lesquels les quarks et les leptons eux-mêmes sont constitués de particules, de modèles avec de nouveaux types d'interaction. Le fait est que les données expérimentales accumulées ne suffisent toujours pas à créer une théorie unique. Et toutes ces théories elles-mêmes sont compatibles avec les données expérimentales disponibles. Étant donné que ces théories peuvent faire des prédictions spécifiques pour le LHC, les expérimentateurs prévoient de tester ces prédictions et de rechercher des traces de certaines théories dans leurs données. On s'attend à ce que les résultats obtenus grâce à l'accélérateur puissent limiter l'imagination des théoriciens, clôturant certaines des constructions proposées. Autre Également en attente de détection phénomènes physiques en dehors du modèle standard. Il est prévu d'étudier les propriétés des bosons W et Z, les interactions nucléaires aux très hautes énergies, les processus de production et de désintégration des quarks lourds (b et t).

Après une série d'expériences au Grand collisionneur de hadrons (LHC), des spécialistes du Centre européen de recherche nucléaire (CERN) ont annoncé la découverte d'une nouvelle particule appelée pentaquark, prédite précédemment par des scientifiques russes.

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est un accélérateur conçu pour accélérer les particules élémentaires (notamment les protons).

Il est implanté en France et en Suisse et appartient au Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN).

À cette époque, les scientifiques ne savaient pas exactement comment la particule qu’ils avaient découverte correspondait aux prédictions du modèle standard. En mars 2013, les physiciens disposaient de suffisamment de données sur la particule pour la déclarer officiellement comme étant le boson de Higgs.

Le 8 octobre 2013, le physicien britannique Peter Higgs et le belge François Engler, qui ont découvert le mécanisme de rupture de symétrie électrofaible (grâce à cette violation, les particules élémentaires peuvent avoir une masse), ont été récompensés prix Nobel en physique pour « la découverte théorique d'un mécanisme qui a permis de mieux comprendre l'origine des masses des particules élémentaires ».

En décembre 2013, grâce à l'analyse de données utilisant des réseaux de neurones, les physiciens du CERN ont retracé pour la première fois la désintégration du boson de Higgs en fermions - leptons tau et paires b-quark et b-antiquark.

En juin 2014, les scientifiques travaillant sur le détecteur ATLAS, après avoir traité toutes les statistiques accumulées, ont clarifié les résultats de la mesure de la masse du boson de Higgs. Selon leurs données, la masse du boson de Higgs est de 125,36 ± 0,41 gigaélectronvolts. Ceci est presque identique - tant en valeur qu'en précision - au résultat des scientifiques travaillant sur le détecteur CMS.

Dans une publication de février 2015 dans la revue Physical Review Letters, des physiciens ont déclaré que raison possible L'absence presque totale d'antimatière dans l'Univers et la prédominance de la matière visible ordinaire pourraient être causées par les mouvements du champ de Higgs - une structure spéciale où « vivent » les bosons de Higgs. Le physicien russo-américain Alexander Kusenko de l'Université de Californie à Los Angeles (États-Unis) et ses collègues pensent avoir réussi à trouver la réponse à cette énigme universelle dans les données collectées par le Grand collisionneur de hadrons au cours de la première étape de son fonctionnement. , lors de la découverte du boson de Higgs, la fameuse « particule de Dieu ».

Le 14 juillet 2015, on a appris que des spécialistes du Centre européen de recherche nucléaire (CERN), après une série d'expériences au Grand collisionneur de hadrons (LHC), avaient annoncé la découverte d'une nouvelle particule appelée pentaquark, prédite précédemment par Scientifiques russes. L’étude des propriétés des pentaquarks permettra de mieux comprendre le fonctionnement de la matière ordinaire. La possibilité de l'existence de pentaquarks, employés de l'Institut de physique nucléaire de Saint-Pétersbourg du nom de Konstantinov Dmitry Dyakonov, Maxim Polyakov et Viktor Petrov.

Les données collectées par le LHC lors de la première étape des travaux ont permis aux physiciens de la collaboration LHCb, qui recherche des particules exotiques sur le détecteur du même nom, de « capturer » plusieurs particules de cinq quarks, qui ont reçu des noms temporaires Pc(4450) + et Pc(4380)+. Ils ont une très grande masse - environ 4,4 à 4,5 mille mégaélectronvolts, soit environ quatre à cinq fois plus que le même chiffre pour les protons et les neutrons, ainsi qu'un spin plutôt inhabituel. De par leur nature, ce sont quatre quarks « normaux » collés à un seul antiquark.

La confiance statistique de la découverte est de neuf sigma, ce qui équivaut à une erreur aléatoire ou à un dysfonctionnement du détecteur dans un cas sur quatre millions de milliards (10 à la puissance 18) de tentatives.

L'un des objectifs du deuxième lancement du LHC sera la recherche de la matière noire. On suppose que la découverte d'une telle matière contribuera à résoudre le problème de la masse cachée, qui consiste notamment en une matière anormale grande vitesse rotation espaces extérieurs galaxies.

Le matériel a été préparé sur la base des informations de RIA Novosti et de sources ouvertes

Carte avec l'emplacement du collisionneur marqué dessus

Pour unifier davantage les interactions fondamentales en une seule théorie, diverses approches sont utilisées : la théorie des cordes, qui a été développée dans la théorie M (théorie des branes), la théorie de la supergravité, la gravité quantique en boucle, etc. Certaines d'entre elles ont des problèmes internes, et aucune d'entre elles n'a confirmation expérimentale. Le problème est que pour réaliser les expériences correspondantes, il faut des énergies inaccessibles avec les accélérateurs de particules chargées modernes.

Le LHC permettra des expériences auparavant impossibles à réaliser et confirmera ou infirmera probablement certaines de ces théories. Ainsi, il existe toute une gamme de théories physiques avec des dimensions supérieures à quatre qui supposent l'existence d'une « supersymétrie » - par exemple, la théorie des cordes, parfois appelée théorie des supercordes précisément parce que sans supersymétrie, elle perd sa signification physique. La confirmation de l'existence de la supersymétrie sera donc une confirmation indirecte de la véracité de ces théories.

Etude des quarks top

Histoire de la construction

Tunnel souterrain de 27 km destiné à abriter l'accélérateur LHC

L’idée du projet Large Hadron Collider est née en 1984 et a été officiellement approuvée dix ans plus tard. Sa construction a débuté en 2001, après l'achèvement du précédent accélérateur, le Grand collisionneur électron-positon.

L'accélérateur est censé faire entrer en collision des protons d'une énergie totale de 14 TeV (soit 14 téraélectronvolts ou 14 10 12 électronvolts) dans le système du centre de masse des particules incidentes, ainsi que des noyaux de plomb d'une énergie de 5,5 GeV. (5,5 10 9 électronvolts) pour chacun une paire de nucléons en collision. Ainsi, le LHC sera l'accélérateur de particules le plus énergétique au monde, un ordre de grandeur supérieur en énergie à celui de ses concurrents les plus proches - le collisionneur proton-antiproton Tevatron, qui fonctionne actuellement au Laboratoire national des accélérateurs. Enrico Fermi (États-Unis) et le collisionneur d'ions lourds relativiste RHIC, opérant au laboratoire de Brookhaven (États-Unis).

L'accélérateur est situé dans le même tunnel autrefois occupé par le Grand collisionneur électron-positon. Le tunnel d'une circonférence de 26,7 km est posé à une profondeur d'une centaine de mètres sous terre en France et en Suisse. Pour contenir et corriger les faisceaux de protons, 1624 aimants supraconducteurs sont utilisés, dont la longueur totale dépasse 22 km. Le dernier d'entre eux a été installé dans le tunnel le 27 novembre 2006. Les aimants fonctionneront à 1,9 K (−271 °C). La construction d'une ligne cryogénique spéciale pour le refroidissement des aimants s'est achevée le 19 novembre 2006.

Essais

Caractéristiques

Le processus d'accélération des particules dans un collisionneur

La vitesse des particules dans le LHC sur les faisceaux en collision est proche de la vitesse de la lumière dans le vide. L’accélération des particules à des vitesses aussi élevées s’effectue en plusieurs étapes. Dans la première étape, les accélérateurs linéaires à basse énergie Linac 2 et Linac 3 injectent des protons et des ions plomb pour une accélération supplémentaire. Les particules entrent ensuite dans le booster du PS puis dans le PS lui-même (synchrotron à protons), acquérant une énergie de 28 GeV. L'accélération des particules se poursuit ensuite dans le SPS (Super Synchrotron Proton Synchrotron), où l'énergie des particules atteint 450 GeV. Le faisceau est ensuite dirigé vers l'anneau principal de 26,7 kilomètres et des détecteurs enregistrent les événements qui se produisent aux points de collision.

Consommation d'énergie

Pendant le fonctionnement du collisionneur, la consommation d'énergie estimée sera de 180 MW. Consommation énergétique estimée de l'ensemble du canton de Genève. Le CERN lui-même ne produit pas d'électricité et ne dispose que de générateurs diesel de secours.

Informatique distribuée

Pour gérer, stocker et traiter les données qui proviendront de l'accélérateur et des détecteurs du LHC, un réseau informatique distribué LCG est en cours de création. L HC C l'informatique g DÉBARRASSER ), utilisant la technologie des grilles. Pour certaines tâches informatiques, le projet de calcul distribué LHC@home sera utilisé.

Processus physiques incontrôlés

Certains experts et membres du public ont exprimé leur inquiétude quant à la probabilité non nulle que les expériences menées au collisionneur deviennent incontrôlables et développent une réaction en chaîne qui, dans certaines conditions, pourrait théoriquement détruire la planète entière. Le point de vue des partisans des scénarios catastrophiques associés au fonctionnement du LHC est présenté sur un site Internet séparé. En raison de sentiments similaires, le LHC est parfois déchiffré comme Dernier Collisionneur de hadrons ( Dernier collisionneur de hadrons).

À cet égard, la possibilité théorique de l'apparition de trous noirs microscopiques dans le collisionneur est la plus souvent mentionnée, ainsi que la possibilité théorique de la formation d'amas d'antimatière et de monopôles magnétiques avec une réaction en chaîne ultérieure de capture de la matière environnante.

Ces possibilités théoriques ont été examinées par un groupe spécial du CERN, qui a préparé un rapport correspondant dans lequel toutes ces craintes sont reconnues comme infondées. Le physicien théoricien anglais Adrian Kent a publié un article scientifique critiquant les normes de sécurité adoptées par le CERN, car les dommages attendus, c'est-à-dire le produit de la probabilité d'un événement par le nombre de victimes, sont, à son avis, inacceptables. Toutefois, la limite supérieure maximale de la probabilité d’un scénario catastrophique au LHC est de 10 -31.

Les principaux arguments en faveur du caractère infondé des scénarios catastrophiques incluent des références au fait que la Terre, la Lune et d'autres planètes sont constamment bombardées par des flux de particules cosmiques aux énergies beaucoup plus élevées. Également mentionné travail réussi des accélérateurs précédemment mis en service, notamment le collisionneur d'ions lourds relativiste RHIC à Brookhaven. La possibilité de formation de trous noirs microscopiques n'est pas niée par les spécialistes du CERN, mais il est indiqué que dans notre espace tridimensionnel de tels objets ne peuvent apparaître qu’à des énergies de 16 ordres de grandeur supérieures à l’énergie des faisceaux du LHC. Hypothétiquement, des trous noirs microscopiques pourraient apparaître dans les expériences du LHC dans le cadre de prédictions de théories comportant des dimensions spatiales supplémentaires. De telles théories n’ont pas encore de confirmation expérimentale. Cependant, même si les trous noirs sont créés par des collisions de particules au LHC, ils devraient être extrêmement instables en raison du rayonnement de Hawking et s'évaporeront presque instantanément sous forme de particules ordinaires.

Le 21 mars 2008, une plainte de Walter Wagner a été déposée devant le tribunal fédéral de district d'Hawaï (États-Unis). Walter L. Wagner) et Luis Sancho (ing. Luis Sancho), dans lequel ils, accusant le CERN de tenter de provoquer la fin du monde, exigent que le lancement du collisionneur soit interdit jusqu'à ce que sa sécurité soit garantie.

Comparaison avec les vitesses et énergies naturelles

L'accélérateur est conçu pour entrer en collision avec des particules telles que des hadrons et des noyaux atomiques. Cependant, il existe sources naturelles des particules dont la vitesse et l'énergie sont bien supérieures à celles du collisionneur (voir : Zevatron). Ces particules naturelles sont détectées dans les rayons cosmiques. La surface de la planète Terre est partiellement protégée de ces rayons, mais lorsqu'ils traversent l'atmosphère, les particules des rayons cosmiques entrent en collision avec des atomes et des molécules d'air. À la suite de ces collisions naturelles, de nombreuses particules stables et instables sont créées dans l'atmosphère terrestre. En conséquence, les ressources naturelles sont présentes sur la planète depuis plusieurs millions d’années. rayonnement de fond. La même chose (collision de particules élémentaires et d’atomes) se produira dans le LHC, mais avec des vitesses et des énergies moindres, et en quantités bien moindres.

Trous noirs microscopiques

Si des trous noirs peuvent être créés lors de la collision de particules élémentaires, ils se désintégreront également en particules élémentaires, conformément au principe d'invariance CPT, qui est l'un des principes les plus fondamentaux de la mécanique quantique.

De plus, si l’hypothèse de l’existence de micro-trous noirs stables était correcte, alors ils se formeraient en grande quantité à la suite du bombardement de la Terre par des particules élémentaires cosmiques. Mais la plupart des particules élémentaires de haute énergie arrivant de l'espace ont charge électrique, donc certains trous noirs seraient chargés électriquement. Ces trous noirs chargés seraient capturés champ magnétique Terre et, s’ils étaient vraiment dangereux, ils auraient détruit la Terre depuis longtemps. Le mécanisme Schwimmer qui rend les trous noirs électriquement neutres est très similaire à l’effet Hawking et ne peut pas fonctionner si l’effet Hawking ne fonctionne pas.

De plus, tous les trous noirs, chargés ou électriquement neutres, seraient capturés par des naines blanches et étoiles à neutrons(qui, comme la Terre, sont bombardées par le rayonnement cosmique) et les ont détruits. En conséquence, la durée de vie des naines blanches et des étoiles à neutrons serait bien plus courte que celle réellement observée. De plus, l’effondrement des naines blanches et des étoiles à neutrons émettrait un rayonnement supplémentaire qui n’est pas réellement observé.

Enfin, les théories avec des dimensions spatiales supplémentaires qui prédisent l'émergence de trous noirs microscopiques ne contredisent les données expérimentales que si le nombre de dimensions supplémentaires est d'au moins trois. Mais avec autant de dimensions supplémentaires, des milliards d'années doivent s'écouler avant trou noir causera des dommages importants à la Terre.

Strapelski

Les points de vue opposés sont partagés par Eduard Boos, docteur en sciences physiques et mathématiques de l'Institut de recherche en physique nucléaire de l'Université d'État de Moscou, qui nie l'émergence de trous noirs macroscopiques au LHC et, par conséquent, « trous de ver"et le voyage dans le temps.

Remarques

1. Le guide ultime du LHC (anglais) P. 30.
2. LHC : faits clés. "Éléments grande science" Récupéré le 15 septembre 2008.
3. Groupe de travail Tevatron Electroweak, sous-groupe supérieur
4. Test de synchronisation du LHC réussi
5. Le deuxième test du système d'injection s'est déroulé avec des interruptions, mais a atteint son objectif. « Éléments de la grande science » (24 août 2008). Récupéré le 6 septembre 2008.
6. La journée marquante du LHC démarre rapidement
7. Premier faisceau du LHC : accélérer la science.
8. Mission accomplie pour l’équipe du LHC. physiqueworld.com. Récupéré le 12 septembre 2008.
9. Un faisceau à circulation stable est lancé au LHC. « Éléments de la grande science » (12 septembre 2008). Récupéré le 12 septembre 2008.
10. Un accident au Large Hadron Collider retarde indéfiniment les expériences. « Éléments de la grande science » (19 septembre 2008). Récupéré le 21 septembre 2008.
11. Le Grand collisionneur de hadrons ne reprendra ses activités qu'au printemps - CERN. RIA Novosti (23 septembre 2008). Récupéré le 25 septembre 2008.
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. La réparation des aimants endommagés sera plus complexe qu’on ne le pensait auparavant. «Éléments de grande science» (9 novembre 2008). Récupéré le 12 novembre 2008.
16. Calendrier pour 2009. « Éléments de la grande science » (18 janvier 2009). Récupéré le 18 janvier 2009.
17. Communiqué de presse du CERN
18. Le plan d'exploitation du Grand collisionneur de hadrons pour 2009-2010 a été approuvé. « Éléments de la grande science » (6 février 2009). Récupéré le 5 avril 2009.
19. Les expériences LHC.
20. "La Boîte de Pandore" s'ouvre. Vesti.ru (9 septembre 2008). Récupéré le 12 septembre 2008.
21. Le potentiel de danger dans les expériences de collisionneurs de particules
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Trous noirs au grand collisionneur de hadrons (anglais) Phys. Tour. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. et coll. Étude des événements potentiellement dangereux lors de collisions d'ions lourds au LHC.
24. Examen de la sécurité des collisions du LHC Groupe d’évaluation de la sécurité du LHC
25. Un examen critique des risques des accélérateurs. Proza.ru (23 mai 2008). Récupéré le 17 septembre 2008.
26. Quelle est la probabilité d’une catastrophe au LHC ?
27. Jour du jugement dernier
28. Demander à un juge de sauver le monde, et peut-être bien plus encore
29. Expliquer pourquoi le LHC sera sûr
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (espagnol)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (allemand)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (français)
33. H. Heiselberg. Criblage dans des gouttelettes de quark // Revue Physique D. - 1993. - T. 48. - N° 3. - P. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stabilité des croûtes d'étoiles étranges et des Strangelets // L'Américain Société de physique. Revue physique D. - 2006. - T. 73, 114016.