Коллайдер (collider) в переводе с английского языка — «сталкиватель»; это установка для исследования продуктов соударения субатомных частиц. Пучки электронов или протонов разгоняются кольцевыми ускорителями и пересекаются на встречных курсах. Высокая скорость вызывает их распад на кварки и бозоны, которые фиксируются детекторами.
Виды коллайдеров
Существуют две конструкции ускорителей:
-
Линейные. Пучки элементарных частиц выпускаются с противоположных сторон прямого туннеля и встречаются в середине. Результат соударения фиксируется детекторами. Единственным коллайдером такой конструкции стал SLC длиной 3,2 км, принадлежащий Стэнфордскому университету (США). Он работал в 1988–1998 годах, в настоящее время остановлен и законсервирован. Планируется строительство нового линейного коллайдера длиной 31 км на острове Хонсю (Япония).
-
Кольцевые. Пучок разгоняется электростатическими или электромагнитными полями установок, расположенных по кругу или спирали.
История коллайдеров
Исследовать свойства элементарных частиц путем их соударения во встречных пучках — идея норвежского физика Рольфа Видероэ. Он даже запатентовал ее в 1943-м, но опубликовал только в 1953 году. Американский физик Дональд Керст предложил использовать этот метод для изучения тяжелых составных частиц, так называемых адронов. Строить подобные ускорители начали после Второй мировой войны в США, Европе и СССР. Первый электрон-позитронный коллайдер запустил в 1961 году Бруно Тушек, ученик Видероэ, во Фраскати, Италия. Но сообщения о результатах исследований появились только в 1966-м.
Советскую установку ВЭП-1 («Встречные Электронные Пучки») запустили в Институте ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН под руководством академика Г. И. Будкера в 1963 году. Первым изучили упругое рассеяние электронов и опубликовали результаты в 1965-м.
В 1954 году учеными 12 стран была создана ЦЕРН (CERN) — Европейская организация по ядерным исследованиям. Ей принадлежит первый в мире адронный коллайдер, запущенный в 1971 году на границе Франции и Швейцарии. Сегодня это самый большой на планете научный прибор. Длина его кольца — 26,659 км, адроны, то есть протоны и атомные ядра, сталкиваются с энергией 6,5 Тэв.
В 2012 году здесь доказали существование бозона Хиггса. Это элементарная частица, создающая инертную массу. В 2014 году открыли тетракварки, в 2015-м — пентакварки. Для дальнейших исследований планируется строительство нового ускорителя вчетверо больше и вдесятеро мощнее нынешнего. Побочный продукт деятельности ЦЕРН — язык гипертекстовой разметки HTML.
Коллайдер в массовой культуре
Огромная мощность и непредсказуемость результатов работы подобных установок породили сомнения в их безопасности. Место действия романа Дэна Брауна «Ангелы и демоны» — ЦЕРН, где якобы получена капля антивещества, способного уничтожить планету. На эту же тему снимаются телесериалы и кинофильмы, например «Конец света» (2005). Главный герой запускает суперколлайдер, и образовавшаяся черная дыра поглощает весь исследовательский центр, затем Нью-Йорк и всю Землю.