Cómo hacer un colisionador de hadrones en casa. ¿Por qué necesitamos un colisionador de hadrones? ¿Para qué sirve el Gran Colisionador de Hadrones?

Casi toda la semana pasada, los medios de comunicación estuvieron llenos de informes sobre el CERN, el Gran Colisionador de Hadrones y la nueva partícula encontrada allí. Al final resultó ser el bosón de Higgs, una partícula que confirma el modelo estándar, lo que significa que los científicos finalmente pueden confiar en sus puntos de vista sobre la estructura del mundo.

FURFUR publica hoy el diario del investigador del CERN Stepan Obraztsov. No sólo habló de la búsqueda del bosón de Higgs y del trabajo del colisionador de hadrones, sino también de las tradiciones de vida en esta ciudad de científicos con su propio idioma, bandas de rock y festivales.

Sobre la primera visita:La primera vez que aparecí en el CERN fue probablemente cuando tenía aproximadamente un año y más tarde, aproximadamente a los cinco años, así que para mí este es mi segundo hogar después de Rusia. Mi padre trabajaba allí entonces. Absorbí todo lo que pasaba a mi alrededor; mi padre ya me explicaba ciertas cosas cuando era niño. En el CERN hay una exposición permanente para turistas, donde se muestran claramente todo tipo de cosas simples: por ejemplo, hay una cámara de chispas, en ella una partícula vuela a través de una cámara llena de gas y con un cable con corriente, y provoca una chispa. . En general, me explicó qué partículas vuelan desde el espacio, por qué y cuándo son visibles, etc.

Sobre educación: Posteriormente me gradué en la Universidad Estatal de Moscú en el Departamento de Física Espacial. Cuando nos asignaron, fui al laboratorio de interacciones hadrónicas en el Instituto de Investigación Científica de Física Nuclear (Instituto de Investigación de Física Nuclear D.V. Skobeltsyn) de la Universidad Estatal de Moscú. Así que comencé a ir al CERN cuando todavía estaba estudiando; hay una escuela de verano para estudiantes, donde se reúnen unos cuatrocientos estudiantes cada verano, y ya entonces comencé a trabajar con el colisionador de hadrones debido al tema de mi diploma. Y ahora hago viajes de negocios y acumulo material para mi tesis.

Así se ve la entrada al CERN de noche

Sobre trabajar en el CERN: Vale la pena decir que no estoy trabajando en una tarea, sino en varias a la vez; todos hacen esto. El trabajo en el CERN siempre se divide en investigación y servicio. Debes realizar un trabajo de servicio, porque cada instituto que participa en la colaboración se compromete a realizar este trabajo, que no está relacionado con ningún descubrimiento. Es decir, se trata de una especie de intercambio: realiza tus experimentos en el colisionador, pero para ello también tendrás que controlar los detectores. Se puede llamar a esta actividad científica, pero es de naturaleza muy aplicada: calibrar el detector, participar en turnos en el detector, monitorear datos y muchas otras cosas que ayudan a configurar esta máquina gigante. Se cree que realizamos viajes de negocios principalmente para realizar trabajos de servicio.

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN es un anillo acelerador gigante de 28 kilómetros de largo. En su centro se coloca una fuente radiactiva de partículas, que se lanzan en un haz a través de un pequeño anillo y luego a través de un túnel lineal. Habiendo acelerado, van al anillo pequeño interior y luego al principal. Estos haces de protones se lanzan en un anillo, dos a la vez, en diferentes direcciones, se monitorea su movimiento y se recopilan estadísticas: recopilo dos gigabytes de datos por segundo, que es un volumen bastante grande en un día.

El Gran Colisionador de Hadrones tiene cuatro detectores: CMS, ATLAS, LHCb y ALICE. Trabajo en un CMS: pesa aproximadamente 4,5 mil toneladas. Y su campo magnético es de 4 Tesla (el doble que todo el campo magnético de la Tierra).

El propio CERN está situado a quince minutos de Ginebra, en la misma frontera entre Francia y Suiza. No es una ciudad científica (lo cual conocemos por numerosos proyectos de la Unión Soviética), ya que allí hay bastantes residentes permanentes. En cambio, hay un enorme albergue donde se alojan los ingenieros cuando vienen por un corto período de tiempo. En general, el territorio en sí es simplemente enorme, porque en la investigación está involucrada una gran cantidad de personas: solo en un experimento, en el que participo, hay cuatro mil personas. Y cada uno de estos cuatro mil está constantemente haciendo algo.

Vista lateral del detector CMS
Detector CMS, vista frontal. Los detectores tienen una estructura en capas: cada capa registra sus propios cambios en el entorno.

El gran anillo también alberga cuatro detectores diferentes que recopilan datos. En consecuencia, cuando los haces ya están circulando alrededor del anillo, se encienden colimadores (enormes imanes), que desvían los haces y los hacen chocar; la colisión en sí se produce en el centro de uno de los detectores. Cuando los protones chocan, nacen nuevas partículas que detectamos. Ésta es la esencia del experimento. Estos lanzamientos y colisiones ocurren las 24 horas del día durante todo el año; no es como si el colisionador se lanzara una vez, chocara con algo y eso es todo.

Cada detector tiene una sala de control: el detector en sí está ubicado en el pozo y la sala de control está en la superficie, donde unas veinte personas se sientan las 24 horas y cada una es responsable de parte de su propio subsistema del detector: usted recopila información diversa de partes del sistema y luego puede obtener una visión general. Además de las personas que se sientan en los subsistemas, también hay personas responsables de recopilar datos, monitorear el detector en su conjunto, hay un supervisor de turno, una persona que es responsable del imán; todos se sientan juntos en una habitación y mira el trabajo.

Otro detector - ALICE

Históricamente, nuestro laboratorio se ocupa de la física de los iones pesados: es decir, cuando en el anillo no se disparan haces de protones, sino haces de iones de plomo o de oro. La peculiaridad es que cuando los núcleos chocan, el medio en el que se produce la colisión se vuelve más denso. Los iones comenzaron a chocar porque había predicciones teóricas de que sería posible observar un nuevo estado de la materia, el plasma de quarks y gluones, en el que el Universo se encontraba unos microsegundos después del Big Bang. Este es un medio superdenso y una sustancia en este estado tiene las propiedades tanto de un sólido como de un gas, de un líquido y de un plasma. La idea del experimento es comparar lo que sucede cuando chocan protones y cuando chocan iones. Cuando el plomo choca, el medio es tan denso que algunas partículas no pueden salir volando a través de este medio; se extinguen en él. La existencia real de tal situación se confirmó a finales de 2010.

Sobre viajes de negocios: Vengo una vez en verano y otra en invierno, durante dos meses. Me lleva medio minuto caminar desde el albergue hasta el trabajo. Tiene su propio mundo interior, donde hay mucha gente, y es bastante diferente del mundo ordinario. Allí la línea entre lo que parece estar trabajando y lo que parece estar relajado se difumina. Este es un proceso interminable que no se puede detener. En total viven allí unas treinta mil personas; te sientes como un pequeño engranaje en una enorme máquina. Es difícil inventar o descubrir algo por tu cuenta cuando estás involucrado en un aparato tan gigantesco.

Vista desde una habitación de albergue en el CERN

Acerca de la estructura del CERN: Por su estructura, el CERN es una colaboración internacional, en la que participan 150 institutos de 37 países y tiene poco personal propio. La mayoría de las personas que trabajan allí no son empleados del CERN, sino que ocupan algunos puestos en los institutos que participan en la colaboración, como en mi caso. Y el personal de Tsernovsky está formado únicamente por los mejores y más merecidos premios Nobel con un contrato de por vida, que ya han descubierto todo lo que pueden en esta vida y viven en una casa al pie de la montaña, conduciendo desde allí en coches antiguos. coches. En general, estrellas de rock envejecidas de la física.

HAY MUCHA GENTE EN EL CERN Y A TODOS LE APASIONA ALGO. POR EJEMPLO, HAY UN CLUB DE MÚSICA Y UNOS 15 GRUPOS QUE INICIAN EL FESTIVAL HARDRONIC EN VERANO

Sobre la especialización: Todo físico está lejos de ser universal. Se dividen en diferentes categorías: si es global, entonces experimentadores y teóricos, y entre ellos, aquellos que se dedican al análisis. A su vez, los experimentadores se dividen en los que trabajan en la física del detector y los que trabajan en la física del acelerador. Es decir, quienes aceleran partículas y quienes las registran son dos áreas diferentes, y los aceleradores son bastante valorados porque hay menos en el mundo; no se preparan en Moscú, sólo en Novosibirsk. Los físicos que trabajan en el detector saben poco sobre el acelerador, prácticamente no se superponen con los aceleradores, son dos castas separadas. Algunos lanzan, otros atrapan.

Acerca de los cambiaformas: Cuando estás en un turno (hay un turno de mañana, uno de tarde y otro de noche, cada uno de ocho horas de duración), hay un montón de monitores y tienes que mantener mucha información en tu cabeza a la vez. Además, todo está tan inteligentemente organizado que antes de convertirte en un trabajador por turnos, tienes que recibir capacitación: tres turnos, cuando te sientas con un trabajador por turnos de pleno derecho y luego, cuando has aprendido, te dan estudiantes. Sucedió que enseñé a adultos que sabían física mucho mejor que yo. Lo que pasa con este trabajo es que no haces mucho solo, por lo que desarrolla tu capacidad de comunicarte. Cuando hay correspondencia entre rusos (y hay muchas), terminamos con un idioma mitad inglés, mitad ruso, porque para muchas palabras no hay análogos rusos. Shifter es un cambiaformas en inglés. No nos llamamos cambiaformas, nos llamamos cambiaformas. Y nadie allí dice "bosón de Higgs", todo el mundo simplemente dice "Higgs".

Uno de los conciertos del Hardronic Fest

Sobre entretenimiento: En el CERN hay un número increíblemente grande de personas, y todas están interesadas en algo (hay clubes con diferentes intereses), desde levantamiento de pesas y canto coral hasta ajedrez y frisbee. Hay un club de música, tres salas de ensayo, y una quincena de bandas que organizan en verano el Hardronic Festival, que dura dos días con un gran escenario. Allí actúan grupos formados íntegramente por trabajadores científicos. Hay pocas cosas inusuales, sobre todo algunas bandas de versiones, pero aún así. También toco un poco allí; cuando viajo, siempre llevo mi guitarra conmigo. La sala de ensayo tiene todo el equipo para grabar: toco con un metrónomo, grabo la batería y luego mezclo.

Sobre el acceso a la información: He estado allí ocho veces en viajes de negocios, en total más de un año. Pero a mí me da igual dónde trabajar, aquí o allá, porque a los servidores del CERN te conectas incluso a distancia. Existen redes gigabit que conectan instituciones de todo el mundo. Algunos de los datos se almacenan en discos duros, pero la mayoría en casetes controlados por un robot especial. Usted escribe solo un comando mientras está sentado en Moscú: el robot del CERN va a la sección deseada, saca su casete, lo inserta, lo lee, lo transfiere al disco duro y usted recibe los datos.

El bosón de Higgs es la partícula que se cree es responsable de dar masa a la materia. Todas las partículas están en el campo que crea el bosón de Higgs. Al estar en este campo, tienen masa. Existe el llamado Modelo Estándar: este es el modelo de estructura del mundo por el que todos pasamos desde la escuela. En él, todas las interacciones se dividen en cuatro tipos: fuertes, débiles, electromagnéticas y gravitacionales. Cada interacción tiene un portador, por ejemplo, un electrón en una interacción electromagnética. Por tanto, todas las partículas portadoras han sido descubiertas y registradas desde hace mucho tiempo, excepto el bosón de Higgs. El hecho de que exista nos dice que este modelo es consistente y parece que entendemos bastante bien lo que está sucediendo en el Universo. En cualquier caso, el Modelo Estándar es sólo un modelo; en física siempre hablamos de modelos. Cualquier modelo es correcto sólo hasta un cierto decimal; no existe el modelo más preciso.

Dos detectores, CMS y ATLAS, buscan y estudian el bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones. Durante los últimos dos años no han descubierto el Higgs, pero han cerrado metódicamente zonas donde no puede existir. Y quedaba una ventana muy pequeña donde podía acabar. El año pasado se celebró una gran reunión de todos los participantes en la colaboración, donde anunciaron que en 2012 definitivamente podrían descubrir si el bosón de Higgs realmente existe o no.

Vista lateral del detector ATLAS. Su vista frontal se puede ver en la primera imagen de este material.

Sobre el proceso de agotamiento: Cuando recién se pisó el acelerador, hacía calor, porque algo se rompía constantemente. A esto lo llamamos "proceso de agotamiento", es decir, cuando el detector recién comenzaba a funcionar, todo lo que no era confiable tenía que fallar, para que luego el trabajo volviera a su ritmo normal. Poco a poco, el detector muere: algunas piezas, debido al hecho de que allí hay mucha radiación, directamente durante una colisión, y todos estos materiales se desgastan, pierden sus propiedades. A finales de este año se producirá una gran parada del colisionador durante un año o incluso dos años para modernizarlo; excavarán en los detectores y cambiarán algunos imanes en el propio acelerador para alcanzar las capacidades inicialmente indicadas.

Sobre lo que sigue: Todo este trabajo de diseño del colisionador comenzó a finales de los años 1980, mi padre logró participar en todo esto, en algún momento antes del año 1994. Después de eso hubo un conflicto entre rusos y estadounidenses y él se fue. En Rusia se están formando muchos chicos que luego irán a trabajar al CERN, tenemos muchos aceleradores en nuestro país y ya se ha acumulado mucha experiencia. Y luego, 400 estudiantes al año completan sus estudios en el CERN durante el verano. Es decir, las generaciones cambian, pero los experimentos continúan.

Probablemente ya sepa que los científicos del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) han descubierto signos de la existencia de la llamada "partícula divina": el bosón de Higgs. Veamos cómo te fue.

El 4 de julio de 2012, científicos del Centro Europeo de Investigación Nuclear CERN en Suiza descubrieron el bosón de Higgs. una partícula subatómica llamada "partícula de dios". La búsqueda de la partícula “divina” se lleva a cabo desde hace casi 50 años. El bosón de Higgs fue descubierto durante experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones, cuyos principales anillos aceleradores se encuentran en un túnel subterráneo de 27 kilómetros.

El bosón de Higgs es un elemento esencial del modelo estándar, una teoría física que describe la interacción de todas las partículas elementales: explica la presencia de un fenómeno como la masa.

Echemos un vistazo más de cerca a la fantástica máquina, valorada en hasta 6 mil millones de dólares, que descubrió el bosón de Higgs. ¡Bienvenido al mundo de las partículas subatómicas!

En la foto: físico teórico inglés, Miembro de la Real Sociedad de Edimburgo Peter W. Higgs. Fue él quien predijo en los años 60 la existencia del bosón de Higgs, responsable de la masa de todas las partículas elementales.

En sus discursos, Peter afirmó que si no se descubriera el bosón, significaría que él y muchos otros físicos ya no entenderían cómo interactúan las partículas elementales. La partícula de Higgs es tan importante que el físico estadounidense y premio Nobel Leon Lederman la llamó la “partícula de Dios”.

Entonces, como ya se mencionó, el bosón de Higgs fue descubierto durante experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones. Fue construido en un centro de investigación. Centro del Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) cerca de Ginebra, en la frontera de Suiza y Francia. (Foto de Anja Niedringhaus | AP):

El Gran Colisionador de Hadrones es la instalación experimental más grande del mundo. Se trata de un gigantesco acelerador de partículas cargadas diseñado para acelerar protones e iones pesados. Veamos cómo se creó. En la foto: en Francia y Suiza se está construyendo un túnel subterráneo con una circunferencia de casi 27 km, en el año 2000. La profundidad del túnel es de 50 a 175 metros. (Foto de Laurent Guiraud | © 2012 CERN):

En la construcción y la investigación participaron y participan más de 10.000 científicos e ingenieros de más de 100 países, incluida Rusia. En la foto: se está realizando la instalación del calorímetro de hadrones en el extremo. detector ATLAS, cuyo objetivo precisamente es buscar el bosón de Higgs y la “física no estándar”, en particular la materia oscura. En total, el Gran Colisionador de Hadrones opera 4 detectores principales y 3 auxiliares. 12 de agosto de 2003. (Foto de Maximilien Brice | © 2012 CERN):

El colisionador recibe el nombre de grande por su tamaño: la longitud del anillo acelerador principal es de 26.659 metros. andar Túnel subterráneo de 27 km, diseñado para acomodar un acelerador de anillo, lo mejor en transporte, 24 de octubre de 2005. (Foto de Laurent Guiraud | © 2012 CERN):

Calorímetro electromagnético- un dispositivo que mide la energía de las partículas. Una vez ensamblado, es un muro de más de 6 metros de alto y 7 metros de ancho. Consta de 3.300 manzanas. (Foto de Maximilien Brice | © 2012 CERN):

La idea de construir el Gran Colisionador de Hadrones nació en 1984 y fue aprobada oficialmente diez años después. Su construcción se inició en el año 2001. En la foto: el anillo del acelerador del Gran Colisionador de Hadrones, situado en un túnel subterráneo directamente bajo el aeropuerto internacional de Ginebra, el 31 de mayo de 2007. (Foto de Keystone, Martial Trezzini | AP):

El objetivo principal La construcción del Gran Colisionador de Hadrones fue una aclaración o refutación del Modelo Estándar, una construcción teórica en física, cuya formación se completó en los años 1960-1970, que describe partículas elementales y tres de las cuatro interacciones fundamentales (excepto la gravitacional): fuerte, débil y electromagnético. La tarea principal El Gran Colisionador de Hadrones pudo demostrar experimentalmente la existencia del bosón de Higgs. Fue descubierto el 4 de julio de 2012.

Esto es parte de ALICIA- una de las seis instalaciones experimentales construidas en el Gran Colisionador de Hadrones. 3.584 cristales de tungstato de plomo. ALICE está optimizado para estudiar colisiones de iones pesados. (Foto de Maximilien Brice | © 2012 CERN):

El colisionador fue lanzado oficialmente el 10 de septiembre de 2008. Los datos procedentes del Gran Colisionador de Hadrones se procesan en 140 centros de datos ubicados en 33 países de todo el mundo. ¡Cada año tenemos que procesar 15 millones de gigabytes de datos! En la foto: centro de datos en Ginebra, 3 de octubre de 2008. (Foto de Valentin Flauraud | Reuters):

detector ATLAS durante la asamblea del 11 de noviembre de 2005. Las dimensiones totales del detector ATLAS son: longitud - 46 metros, diámetro - 25 metros, peso total - alrededor de 7.000 toneladas. Este detector se utiliza para realizar un experimento del mismo nombre, diseñado para buscar partículas elementales superpesadas, incluido el recién descubierto bosón de Higgs. (Foto de Maximilien Brice | © 2012 CERN):

Solenoide de muón compacto- uno de los dos grandes detectores universales de partículas elementales creados en el Centro Europeo de Investigación Nuclear y diseñados para estudiar las propiedades del micromundo. Está ubicado en una cueva subterránea de impresionantes dimensiones: 53 metros de largo, 27 metros de ancho y 24 metros de alto. (Foto de Maximilien Brice | © 2012 CERN):

Las observaciones de los bosones de Higgs no sólo nos ayudarán a comprender el origen de la masa, pero también ayudará a resolver el misterio de la materia oscura. (Foto de Michael Hoch | © 2012 CERN):

El túnel subterráneo de 27 kilómetros contiene dos tuberías que corren paralelas y se cruzan sólo en los lugares donde se encuentran los detectores.

En la foto: acelerador lineal de partículas de baja energía Linac2 Ubicado en un túnel subterráneo. En total, el Gran Colisionador de Hadrones tiene seis aceleradores principales. (Foto de Keystone, Martial Trezzin | AP):

Interior detector ATLAS, 23 de agosto de 2006. El detector produce una enorme cantidad de información: aproximadamente 1 PB = 1024 TB de datos sin procesar por segundo. (Foto de Claudia Marcelloni | © 2012 CERN):

En 2009, el coste del Gran Colisionador de Hadrones se estimó entre 3.200 y 6.400 millones de euros, lo que lo convierte en El experimento científico más caro de la historia de la humanidad..

Ha habido muchos rumores en torno al Gran Colisionador de Hadrones. Por ejemplo, que representa un enorme peligro para la humanidad y que su lanzamiento podría provocar el fin del mundo. La razón fueron las declaraciones de los científicos de que, como resultado de las colisiones de partículas en el colisionador, supuestamente podrían formarse agujeros negros microscópicos: después de esto, surgieron opiniones de que toda nuestra Tierra podría ser "absorbida" por ellos.

También ha habido preocupación de que el descubrimiento del bosón de Higgs provoque un crecimiento descontrolado de masa en el Universo. Incluso hubo un chiste: “Los físicos tienen la tradición de reunirse una vez cada 14 mil millones de años y lanzar un colisionador de hadrones”. El motivo de los rumores resultó ser banal: las palabras de los científicos fueron distorsionadas y malinterpretadas por los periodistas. (Foto de Michael Hoch | © 2012 CERN):

Aún más. Una vez que finalice su funcionamiento en 2012, el colisionador quedará cerrado para reparaciones a largo plazo. Se espera que las reparaciones duren al menos un año y medio y durarán todo 2013. Algunos científicos de EE. UU. y Japón proponen, después de terminar el trabajo en el Gran Colisionador de Hadrones, comenzar a trabajar en un nuevo Muy Grande Colisionador de Hadrones.

En la foto: ocho tubos son imanes que rodean el calorímetro. Toda esta enorme estructura es parte de uno de los detectores de partículas del Gran Colisionador de Hadrones. (Foto de Maximilien Brice | © 2012 CERN):

Según los científicos, el bosón de Higgs descubierto puede arrojar luz sobre el origen del Universo y comprender cómo era el Universo en los primeros momentos después del Big Bang. (Foto CERN | AP):

¿engañar? Se trata más de física y tecnología. porque La pregunta no es particularmente seria, por lo que brindaré instrucciones detalladas. PERO recuerde, la producción de colisionadores de hadrones se lleva a cabo por ley, por aire y por la mañana.

Una guía rápida para construir un colisionador de hadrones de bolsillo para principiantes.
Entonces, les advierto: las propiedades del colisionador aún no se comprenden completamente y se desconoce adónde va aproximadamente la mitad de la energía del colisionador. Debido a esto, el colisionador fue prohibido en 2034 por Darth Herohito. Así que construye un colisionador bajo tu propia responsabilidad.
Bueno, comencemos.
Primero, debemos aclarar algo: existen varios tipos de colisionadores de hadrones:

Prospectivo: colisionadores con la posibilidad posterior de volver a prospección.

Expropiatorio: un colisionador de combate con posibilidad de expropiación.

Con podvyperizpodpert: un nuevo modelo de colisionador con podvyperizpodprot incorporado.

Las marcas Siemens son los colisionadores más terribles, cuya producción está estrictamente prohibida, ya que este tipo de colisionador, sin causar ningún daño externo, destruye directamente el cerebro humano. Este tipo de colisionador fue inventado por Darth Herohito en el siglo V d.C., durante su estancia en el Imperio Romano de Oriente. Combinando una caja de aceite, las entrañas de un enorme robot de combate y el pañuelo sucio de Chuck Norris, consiguió un sencillo colisionador Siemens. Después de haberlo probado, Darth hadronizó los cerebros de más de 20 millones de habitantes de la Tierra (los mortales mundanos lo llamaron epidemia de peste, y desde entonces los terrícolas han sido vacunados, un proceso que extrae el cerebro sin dolor y les permite existir sin su ayuda. Por eso, para la mayoría de la gente, los colisionadores Siemens "no son peligrosos".

Tecnología de producción doméstica.

Colisionadores prometedores

Es muy fácil de hacer: coger una botella de plástico de 1,5 litros, hacer un agujero en el fondo, poner papel de aluminio encima y pincharlo con una aguja. (La última acción debe repetirse en un ciclo al menos 3000 veces)

Colisionador exprapriador

La tecnología para producir un colisionador expropiatorio es un poco más complicada que la tecnología de producción para un colisionador prometedor: necesitará un balde de agua, tijeras, papel de aluminio y una botella de plástico de 1,5 litros; Cortamos el fondo de la botella, ponemos papel de aluminio encima, lo perforamos y el colisionador está listo.

Sobresalido del colisionador sobresalido

¡El colisionador que sobresale es el más difícil de hacer! Se toma un colisionador exploratorio y prometedor. Limpiamos las botellas de toda la basura, tapamos los agujeros con papel de aluminio, tomamos un cigarrillo, lo encendemos y hacemos un agujero en la superficie lateral del cuerpo de nuestro colisionador que sobresale. Ahora, con la ayuda del combustible de hachís, podemos acelerar nuestro cerebro a velocidades cercanas a la de la luz, donde posteriormente se forman agujeros negros.

Combustible para el colisionador
Todos los colisionadores enumerados en esta revisión funcionan con biocombustible. Su proveedor suele ser Asia Central. Pero los gobiernos de muchos países no están dormidos, debido a la prohibición de "transiciones temporales a otros mundos", el combustible para los colisionadores está bajo una enorme prohibición. Esta prohibición fue introducida por la previa connivencia de los gobiernos de muchos países con inteligencia extraterrestre, ya que los representantes de la inteligencia extraterrestre estaban hartos de que trabajadores terrestres invitados aparecieran en sus mundos paralelos después del uso del colisionador de hadrones.

Continuaré mi historia sobre la visita a la jornada de puertas abiertas en el CERN.

Parte 3. Centro de cómputo.

En esta parte, hablaré sobre el lugar donde se almacena y procesa el producto del trabajo del CERN: los resultados de los experimentos. Hablaremos de un centro de cómputo, aunque probablemente sería más correcto llamarlo centro de datos. Pero primero abordaré un poco las cuestiones de la informática y el almacenamiento de datos en el CERN. Cada año, el Gran Colisionador de Hadrones produce por sí solo tanta información que si se grabara en un CD, sería una pila de 20 kilómetros de altura. Esto se debe a que el colisionador choca 30 millones de veces por segundo y cada colisión produce aproximadamente 20 eventos, cada uno de los cuales genera una gran cantidad de información en el detector. Por supuesto, esta información se procesa primero en el propio detector, luego va al centro de computación local y solo entonces se transmite al centro principal de almacenamiento y procesamiento de datos. Sin embargo, es necesario procesar aproximadamente petabytes de datos cada día. A esto hay que sumarle que estos datos no sólo deben almacenarse sino también distribuirse entre centros de investigación de todo el mundo, y además, dar soporte a aproximadamente 4.000 usuarios de la red WiFi del propio CERN. Cabe añadir que en Hungría existe un centro auxiliar de almacenamiento y procesamiento de datos, con el que existe un enlace de 100 gigabits. Al mismo tiempo, en el interior del CERN se tienden 35.000 kilómetros de cable óptico.
Sin embargo, el centro de computación no siempre fue tan poderoso. La fotografía muestra cómo los equipos utilizados han ido cambiando con el tiempo.

Ahora ha habido una transición de las computadoras centrales a una red de PC normales. Actualmente, el centro cuenta con 90.000 núcleos de procesador en 10.000 servidores que funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana. En esta red se ejecutan simultáneamente una media de 250.000 tareas de procesamiento de datos. Este centro informático está a la vanguardia de la tecnología moderna y, a menudo, impulsa la informática y las TI para resolver los problemas necesarios para almacenar y procesar volúmenes tan grandes de datos. Baste mencionar que en un edificio ubicado cerca del centro de computación, Tim Berners-Lee inventó la World Wide Web (díselo a esos idiotas con talento alternativo que, mientras navegan por Internet, dicen que la ciencia fundamental no es útil).

Sin embargo, volvamos al problema del almacenamiento de datos. La foto muestra que en la época antediluviana los datos se almacenaban anteriormente en discos magnéticos (Sí, sí, recuerdo estos discos de 29 megabytes en la computadora de la UE).

Para ver cómo están las cosas hoy en día, me acerco al edificio donde se encuentra el centro de cómputo.

Sorprendentemente no hay mucha gente allí y entro bastante rápido. Nos muestran un cortometraje y luego nos llevan a una puerta cerrada. Nuestro guía abre la puerta y nos encontramos en una sala bastante grande donde hay armarios con cintas magnéticas en las que se registra la información.

La mayor parte de la habitación está ocupada por estos mismos armarios.

Almacenan unos 100 petabytes de información (equivalente a 700 años de vídeo Full HD) en 480 millones de archivos. Curiosamente, aproximadamente 10.000 físicos de todo el mundo en 160 centros informáticos tienen acceso a esta información. Esta información contiene todos los datos experimentales desde los años 70 del siglo pasado. Si te fijas bien, podrás ver cómo estas cintas magnéticas se ubican en el interior de los armarios.

Algunos bastidores contienen módulos de procesador.

Sobre la mesa hay una pequeña muestra de lo que se utiliza para el almacenamiento de datos.

Este centro de datos consume 3,5 megavatios de energía eléctrica y cuenta con su propio generador diésel en caso de cortes de energía. También hay que decir sobre el sistema de refrigeración. Está situado en el exterior del edificio e impulsa el aire frío por debajo del falso suelo. La refrigeración por agua se utiliza sólo en una pequeña cantidad de servidores.

Si miras dentro del gabinete, puedes ver cómo se realiza el muestreo y la carga automática de cintas magnéticas.

De hecho, esta sala no es la única donde se encuentran los equipos informáticos, pero el hecho de que al menos aquí se permitiera la entrada a los visitantes ya suscita respeto por los organizadores. Tomé una foto de lo que se exhibía en la mesa.

Después de esto, apareció otro grupo de visitantes y nos pidieron que nos fuéramos. Tomo una última foto y salgo del centro de datos.

En la siguiente parte hablaré sobre los talleres donde se crean y ensamblan equipos únicos que se utilizan en experimentos físicos.

La frase "Gran Colisionador de Hadrones" se ha arraigado tan profundamente en los medios de comunicación que un número abrumador de personas conocen esta instalación, incluidas aquellas cuyas actividades no tienen ninguna relación con la física de las partículas elementales ni con la ciencia en general.

De hecho, los medios de comunicación no podían ignorar un proyecto tan costoso y de gran escala: una instalación de anillo de casi 27 kilómetros de largo, que costó decenas de miles de millones de dólares, con la que trabajan varios miles de científicos de todo el mundo. Una contribución importante a la popularidad del colisionador fue la llamada “partícula de Dios”, o bosón de Higgs, que fue publicitada con éxito y por la que Peter Higgs recibió el Premio Nobel de Física en 2013.

En primer lugar, cabe señalar que el Gran Colisionador de Hadrones no se construyó desde cero, sino que surgió en el lugar de su predecesor, el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP). En 1983 se iniciaron las obras del túnel de 27 kilómetros, donde posteriormente se planeó ubicar un acelerador que colisionara electrones y positrones. En 1988 se cerró el túnel de circunvalación y los trabajadores se acercaron al túnel con tanto cuidado que la discrepancia entre los dos extremos del túnel era de sólo 1 centímetro.

El acelerador funcionó hasta finales de 2000, cuando alcanzó su energía máxima de 209 GeV. Tras esto se inició su desmantelamiento. A lo largo de once años de funcionamiento, el LEP ha aportado una serie de descubrimientos a la física, incluido el descubrimiento de los bosones W y Z y sus investigaciones posteriores. Con base en los resultados de estos estudios, se concluyó que los mecanismos de las interacciones electromagnéticas y débiles son similares, como resultado de lo cual se inició el trabajo teórico sobre la combinación de estas interacciones en electrodébiles.

En 2001 se inició la construcción del Gran Colisionador de Hadrones en el lugar donde se encontraba el acelerador de electrones y positrones. La construcción del nuevo acelerador finalizó a finales de 2007. Estaba ubicado en el sitio de la LEP, en la frontera entre Francia y Suiza, en el valle del lago Lemán (a 15 km de Ginebra), a una profundidad de cien metros. En agosto de 2008 comenzaron las pruebas del colisionador y el 10 de septiembre tuvo lugar el lanzamiento oficial del LHC. Al igual que el acelerador anterior, la construcción y operación de la instalación está dirigida por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN).

CERN

Vale la pena mencionar brevemente la organización CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire). Esta organización actúa como el laboratorio más grande del mundo en el campo de la física de altas energías. Incluye tres mil empleados permanentes y varios miles más de investigadores y científicos de 80 países participan en proyectos del CERN.

Actualmente participan en el proyecto 22 países: Bélgica, Dinamarca, Francia, Alemania, Grecia, Italia, Países Bajos, Noruega, Suecia, Suiza, Gran Bretaña (fundadores), Austria, España, Portugal, Finlandia, Polonia y Hungría. , República Checa, Eslovaquia, Bulgaria y Rumanía - accedieron. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, varias docenas de países más participan de una forma u otra en el trabajo de la organización, y en particular en el Gran Colisionador de Hadrones.

¿Cómo funciona el Gran Colisionador de Hadrones?

Qué es el Gran Colisionador de Hadrones y cómo funciona son las principales cuestiones de interés público. Consideremos estas preguntas más a fondo.

Collider: traducido del inglés significa "alguien que choca". El propósito de tal configuración es hacer colisionar partículas. En el caso del colisionador de hadrones, las partículas son interpretadas por hadrones, partículas que participan en interacciones fuertes. Estos son protones.

Obteniendo protones

El largo viaje de los protones se origina en el duoplasmatrón, la primera etapa del acelerador, que recibe hidrógeno en forma de gas. El duoplasmatrón es una cámara de descarga donde se conduce una descarga eléctrica a través de un gas. Entonces el hidrógeno, que consta de un solo electrón y un protón, pierde su electrón. De esta forma se forma plasma, una sustancia que consta de partículas cargadas, protones. Por supuesto, es difícil obtener plasma de protones puro, por lo que el plasma resultante, que también incluye una nube de iones moleculares y electrones, se filtra para aislar la nube de protones. Bajo la influencia de los imanes, el plasma de protones se convierte en un haz.

Aceleración preliminar de partículas.

El haz de protones recién formado comienza su viaje en el acelerador lineal LINAC 2, que es un anillo de 30 metros del que cuelgan secuencialmente varios electrodos (conductores) cilíndricos huecos. El campo electrostático creado dentro del acelerador está graduado de tal manera que las partículas entre los cilindros huecos siempre experimentan una fuerza de aceleración en dirección al siguiente electrodo. Sin profundizar completamente en el mecanismo de aceleración de protones en esta etapa, solo notamos que a la salida de LINAC 2, los físicos reciben un haz de protones con una energía de 50 MeV, que ya alcanza el 31% de la velocidad de la luz. Cabe destacar que en este caso la masa de partículas aumenta un 5%.

Para 2019-2020, está previsto sustituir LINAC 2 por LINAC 4, que acelerará protones a 160 MeV.

Vale la pena señalar que el colisionador también acelera los iones de plomo, lo que permitirá estudiar el plasma de quarks y gluones. Se aceleran en el anillo de LINAC 3, similar a LINAC 2. En el futuro también están previstos experimentos con argón y xenón.

A continuación, los paquetes de protones ingresan al refuerzo síncrono de protones (PSB). Consta de cuatro anillos superpuestos de 50 metros de diámetro, en los que se ubican resonadores electromagnéticos. El campo electromagnético que crean tiene una alta intensidad y una partícula que lo atraviesa recibe aceleración como resultado de la diferencia de potencial del campo. Así, después de sólo 1,2 segundos, las partículas en el PSB se aceleran al 91% de la velocidad de la luz y alcanzan una energía de 1,4 GeV, tras lo cual entran en el sincrotrón de protones (PS). El PS tiene 628 metros de diámetro y está equipado con 27 imanes que dirigen el haz de partículas en una órbita circular. Aquí los protones de las partículas alcanzan los 26 GeV.

El penúltimo anillo para acelerar protones es el Super Proton Synchrotron (SPS), cuya circunferencia alcanza los 7 kilómetros. Equipado con 1317 imanes, el SPS acelera partículas a una energía de 450 GeV. Después de unos 20 minutos, el haz de protones ingresa al anillo principal: el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

Aceleración y colisión de partículas en el LHC

Las transiciones entre los anillos del acelerador se producen a través de campos electromagnéticos creados por potentes imanes. El anillo principal del colisionador consta de dos líneas paralelas en las que las partículas se mueven en una órbita circular en dirección opuesta. Unos 10.000 imanes se encargan de mantener la trayectoria circular de las partículas y dirigirlas hacia los puntos de colisión, algunos de ellos con un peso de hasta 27 toneladas. Para evitar el sobrecalentamiento de los imanes, se utiliza un circuito de helio-4, por el que fluyen aproximadamente 96 toneladas de la sustancia a una temperatura de -271,25 ° C (1,9 K). Los protones alcanzan una energía de 6,5 TeV (es decir, la energía de colisión es de 13 TeV), mientras que su velocidad es 11 km/h menor que la velocidad de la luz. Así, en un segundo, un haz de protones atraviesa el gran anillo del colisionador 11.000 veces. Antes de que las partículas choquen, circularán alrededor del anillo durante 5 a 24 horas.

Las colisiones de partículas se producen en cuatro puntos del anillo principal del LHC, donde se encuentran cuatro detectores: ATLAS, CMS, ALICE y LHCb.

Grandes detectores del colisionador de hadrones

ATLAS (Un aparato toroidal del LHC)

— es uno de los dos detectores de uso general del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Explora una amplia gama de física, desde la búsqueda del bosón de Higgs hasta las partículas que pueden formar la materia oscura. Aunque tiene los mismos objetivos científicos que el experimento CMS, ATLAS utiliza diferentes soluciones técnicas y un diseño de sistema magnético diferente.

Los haces de partículas del LHC chocan en el centro del detector ATLAS, creando escombros que se aproximan en forma de nuevas partículas que salen volando desde el punto de colisión en todas direcciones. Seis subsistemas de detección diferentes, dispuestos en capas alrededor del punto de impacto, registran la trayectoria, el impulso y la energía de las partículas, lo que permite identificarlas individualmente. Un enorme sistema de imanes curva la trayectoria de las partículas cargadas para poder medir sus impulsos.

Las interacciones en el detector ATLAS crean un enorme flujo de datos. Para procesar estos datos, ATLAS utiliza un sistema avanzado de "disparo" para indicarle al detector qué eventos registrar y cuáles ignorar. A continuación se utilizan sofisticados sistemas de adquisición y cálculo de datos para analizar los eventos de colisión registrados.

El detector tiene 46 metros de alto y 25 metros de ancho, mientras que su masa es de 7.000 toneladas. Estos parámetros convierten a ATLAS en el detector de partículas más grande jamás construido. Está ubicado en un túnel a una profundidad de 100 m cerca del sitio principal del CERN, cerca del pueblo de Meyrin en Suiza. La instalación consta de 4 componentes principales:

El detector interior tiene forma cilíndrica, el anillo interior se encuentra a pocos centímetros del eje del haz de partículas que pasa y el anillo exterior tiene un diámetro de 2,1 metros y una longitud de 6,2 metros. Consta de tres sistemas de sensores diferentes sumergidos en un campo magnético. Un detector interno mide la dirección, el impulso y la carga de las partículas cargadas eléctricamente producidas en cada colisión protón-protón. Los elementos principales del detector interno son: un detector de píxeles, un rastreador de semiconductores (SCT) y un rastreador de radiación de transición (TRT).

Los calorímetros miden la energía que pierde una partícula al pasar por un detector. Absorbe las partículas generadas durante una colisión y registra así su energía. Los calorímetros constan de capas de material “absorbente” de alta densidad (plomo) que se alternan con capas de “medio activo” (argón líquido). Los calorímetros electromagnéticos miden la energía de los electrones y fotones cuando interactúan con la materia. Los calorímetros de hadrones miden la energía de los hadrones cuando interactúan con los núcleos atómicos. Los calorímetros pueden detener la mayoría de las partículas conocidas, excepto los muones y los neutrinos.

LAr (Calorímetro de Argón Líquido) - Calorímetro ATLAS

Espectrómetro de muones: consta de 4000 cámaras de muones individuales que utilizan cuatro tecnologías diferentes para identificar muones y medir sus momentos. Los muones normalmente pasan a través de un detector interno y un calorímetro, lo que requiere un espectrómetro de muones.

El sistema magnético de ATLAS dobla las partículas alrededor de diferentes capas de sistemas detectores, lo que facilita el seguimiento de las pistas de partículas.

En el experimento ATLAS (febrero de 2012) participan más de 3.000 científicos de 174 instituciones de 38 países.

CMS (solenoide de muón compacto)

— es un detector de uso general en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Al igual que ATLAS, tiene un amplio programa de física, que va desde el estudio del modelo estándar (incluido el bosón de Higgs) hasta la búsqueda de partículas que puedan formar la materia oscura. Aunque tiene los mismos objetivos científicos que el experimento ATLAS, CMS utiliza diferentes soluciones técnicas y un diseño de sistema magnético diferente.

El detector CMS está construido alrededor de un enorme imán solenoide. Se trata de una bobina cilíndrica de cable superconductor que genera un campo de 4 Tesla, aproximadamente 100.000 veces el campo magnético de la Tierra. El campo está limitado por un “yugo” de acero, que es el componente más masivo del detector, con un peso de 14.000 toneladas. El detector completo tiene 21 m de largo, 15 m de ancho y 15 m de alto. La instalación consta de 4 componentes principales:

El imán solenoide es el imán más grande del mundo y sirve para doblar la trayectoria de las partículas cargadas emitidas desde el punto de impacto. La distorsión de la trayectoria permite distinguir entre partículas cargadas positivamente y negativamente (ya que se curvan en direcciones opuestas), así como medir el impulso, cuya magnitud depende de la curvatura de la trayectoria. El enorme tamaño del solenoide permite ubicar el rastreador y los calorímetros dentro de la bobina.
Silicon Tracker: consta de 75 millones de sensores electrónicos individuales dispuestos en capas concéntricas. Cuando una partícula cargada vuela a través de las capas del rastreador, transfiere parte de la energía a cada capa; la combinación de estos puntos de colisión de la partícula con diferentes capas nos permite determinar mejor su trayectoria.
Calorímetros: electrónicos y hadrónicos, ver calorímetros ATLAS.
Subdetectores: le permiten detectar muones. Están representados por 1.400 cámaras de muones, que se encuentran en capas fuera de la bobina, alternándose con placas metálicas del "yugo".

El experimento CMS es uno de los estudios científicos internacionales más grandes de la historia, en el que participan 4.300 personas: físicos de partículas, ingenieros y técnicos, estudiantes y personal de apoyo de 182 instituciones, 42 países (febrero de 2014).

ALICE (Un gran experimento de colisionador de iones)

— es un detector de iones pesados en los anillos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Está diseñado para estudiar la física de la materia que interactúa fuertemente con densidades de energía extremas, donde se forma una fase de la materia llamada plasma de quarks-gluones.

Toda la materia ordinaria del universo actual está formada por átomos. Cada átomo contiene un núcleo de protones y neutrones (excepto el hidrógeno, que no tiene neutrones), rodeado por una nube de electrones. Los protones y neutrones, a su vez, están formados por quarks unidos a otras partículas llamadas gluones. Nunca se ha observado ningún quark de forma aislada: los quarks, al igual que los gluones, parecen estar unidos permanentemente y confinados dentro de partículas constituyentes como protones y neutrones. A esto se le llama encierro.

Las colisiones en el LHC crean temperaturas más de 100.000 veces más altas que en el centro del Sol. El colisionador permite colisiones entre iones de plomo, recreando condiciones similares a las que ocurrieron inmediatamente después del Big Bang. En estas condiciones extremas, los protones y neutrones se "funden", liberando a los quarks de sus enlaces con los gluones. Este es el plasma de quarks-gluones.

El experimento ALICE utiliza el detector ALICE, que pesa 10.000 toneladas, mide 26 m de largo, 16 m de alto y 16 m de ancho. El dispositivo consta de tres conjuntos principales de componentes: dispositivos de seguimiento, calorímetros y detectores identificadores de partículas. También está dividido en 18 módulos. El detector está situado en un túnel a una profundidad de 56 m, cerca del pueblo de Saint-Denis-Pouilly en Francia.

En el experimento participan más de 1.000 científicos de más de 100 institutos de física en 30 países.

LHCb (Experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones)

– El experimento explora pequeñas diferencias entre materia y antimateria mediante el estudio de un tipo de partícula llamada quark belleza o quark b.

En lugar de rodear todo el punto de colisión con un detector cerrado, como ATLAS y CMS, el experimento LHCb utiliza una serie de subdetectores para detectar predominantemente partículas hacia adelante, aquellas que fueron apuntadas hacia adelante por una colisión en una dirección. El primer subdetector se instala cerca del punto de colisión y los demás se instalan uno tras otro a una distancia de 20 metros.

El LHC crea una gran abundancia de diferentes tipos de quarks antes de que rápidamente se descompongan en otras formas. Para capturar los quarks b, se desarrollaron complejos detectores de seguimiento en movimiento para el LHCb, ubicados cerca del movimiento del haz de partículas a través del colisionador.

El detector LHCb de 5.600 toneladas consta de un espectrómetro directo y detectores de placa plana. Tiene 21 metros de largo, 10 metros de alto y 13 metros de ancho, y se encuentra a 100 metros bajo tierra. En el experimento LHCb (octubre de 2013) participan unos 700 científicos de 66 institutos y universidades diferentes.

Otros experimentos en el colisionador

Además de los experimentos anteriores en el Gran Colisionador de Hadrones, hay otros dos experimentos con instalaciones:

LHCf (Gran Colisionador de Hadrones hacia adelante)— estudia las partículas lanzadas hacia delante tras la colisión de haces de partículas. Simula los rayos cósmicos, que los científicos están estudiando en el marco del experimento. Los rayos cósmicos son partículas cargadas de origen natural procedentes del espacio exterior que bombardean constantemente la atmósfera terrestre. Chocan con núcleos en la atmósfera superior, provocando una cascada de partículas que alcanzan el nivel del suelo. Estudiar cómo las colisiones dentro del LHC producen tales cascadas de partículas ayudará a los físicos a interpretar y calibrar experimentos de rayos cósmicos a gran escala que pueden abarcar miles de kilómetros.

El LHCf consta de dos detectores ubicados a lo largo del LHC, a 140 metros de distancia a cada lado del punto de impacto ATLAS. Cada uno de los dos detectores pesa sólo 40 kilogramos y mide 30 cm de largo, 80 cm de alto y 10 cm de ancho. En el experimento del LHCf participan 30 científicos de 9 institutos de 5 países (noviembre de 2012).

TOTEM (Sección transversal total, dispersión elástica y disociación por difracción)- un experimento con la instalación más larga en el colisionador. Su misión es estudiar los propios protones, midiendo con precisión los protones producidos en colisiones de ángulo pequeño. Esta región se conoce como dirección "hacia adelante" y es inaccesible para otros experimentos del LHC. Los detectores TOTEM se extienden a lo largo de casi medio kilómetro alrededor del punto de interacción CMS. TOTEM cuenta con casi 3.000 kg de equipamiento, incluidos cuatro telescopios nucleares, así como 26 detectores de vasijas romanas. Este último tipo permite colocar los detectores lo más cerca posible del haz de partículas. El experimento TOTEM incluye aproximadamente 100 científicos de 16 institutos en 8 países (agosto de 2014).

¿Por qué se necesita el Gran Colisionador de Hadrones?

La mayor instalación científica internacional explora una amplia gama de problemas físicos:

Estudio de los quarks superiores. Esta partícula no es sólo el quark más pesado, sino también la partícula elemental más pesada. El estudio de las propiedades del quark top también tiene sentido porque es una herramienta de investigación.
Búsqueda y estudio del bosón de Higgs. Aunque el CERN afirma que el bosón de Higgs ya ha sido descubierto (en 2012), se sabe muy poco sobre su naturaleza y más investigaciones podrían aportar mayor claridad al mecanismo de su funcionamiento.

Estudio del plasma de quarks-gluones. Cuando los núcleos de plomo chocan a altas velocidades, se forma en el colisionador. Su investigación puede aportar resultados útiles tanto para la física nuclear (mejorando la teoría de las interacciones fuertes) como para la astrofísica (estudiando el Universo en sus primeros momentos de existencia).
Busque la supersimetría. Esta investigación tiene como objetivo refutar o probar la "supersimetría", la teoría de que cada partícula elemental tiene una compañera más pesada llamada "superpartícula".
Estudio de colisiones fotón-fotón y fotón-hadrón. Mejorará la comprensión de los mecanismos de los procesos de tales colisiones.
Probando teorías exóticas. Esta categoría de tareas incluye las menos convencionales: las "exóticas", por ejemplo, la búsqueda de universos paralelos mediante la creación de mini agujeros negros.

Además de estas tareas, hay muchas otras, cuya solución también permitirá a la humanidad comprender mejor la naturaleza y el mundo que nos rodea, lo que a su vez abrirá oportunidades para la creación de nuevas tecnologías.

Beneficios prácticos del Gran Colisionador de Hadrones y ciencia fundamental

En primer lugar, cabe señalar que la investigación básica contribuye a la ciencia básica. La ciencia aplicada se ocupa de la aplicación de este conocimiento. Un segmento de la sociedad que no es consciente de los beneficios de la ciencia fundamental a menudo no percibe el descubrimiento del bosón de Higgs o la creación del plasma de quarks y gluones como algo significativo. La conexión de tales estudios con la vida de una persona común y corriente no es obvia. Veamos un breve ejemplo con la energía nuclear:

En 1896, el físico francés Antoine Henri Becquerel descubrió el fenómeno de la radiactividad. Durante mucho tiempo se creyó que la humanidad no cambiaría pronto a su uso industrial. Apenas cinco años antes del lanzamiento del primer reactor nuclear de la historia, el gran físico Ernest Rutherford, quien descubrió el núcleo atómico en 1911, dijo que la energía atómica nunca encontraría su aplicación. Los expertos lograron repensar su actitud hacia la energía contenida en el núcleo de un átomo en 1939, cuando los científicos alemanes Lise Meitner y Otto Hahn descubrieron que los núcleos de uranio, cuando se irradian con neutrones, se dividen en dos partes, liberando una enorme cantidad de energía: la nuclear. energía.

Y sólo después de este último eslabón de una serie de investigaciones fundamentales entró en juego la ciencia aplicada, que, sobre la base de estos descubrimientos, inventó un dispositivo para producir energía nuclear: un reactor atómico. La magnitud del descubrimiento se puede evaluar observando la proporción de electricidad generada por los reactores nucleares. Así, en Ucrania, por ejemplo, las centrales nucleares representan el 56% de la generación de electricidad, y en Francia, el 76%.

Todas las nuevas tecnologías se basan en ciertos conocimientos fundamentales. Aquí hay un par de ejemplos breves más:

En 1895, Wilhelm Conrad Roentgen observó que cuando se expone a los rayos X, una placa fotográfica se oscurece. Hoy en día, la radiografía es uno de los exámenes más utilizados en medicina, ya que permite estudiar el estado de los órganos internos y detectar infecciones e inflamaciones.
En 1915, Albert Einstein propuso el suyo propio. Hoy en día, esta teoría se tiene en cuenta al operar satélites GPS, que determinan la ubicación de un objeto con una precisión de un par de metros. El GPS se utiliza en comunicaciones móviles, cartografía, seguimiento del transporte, pero principalmente en navegación. ¡El error de un satélite que no tenga en cuenta la relatividad general crecería 10 kilómetros por día desde el momento del lanzamiento! Y si un peatón puede utilizar su mente y un mapa de papel, los pilotos de aerolíneas se encontrarán en una situación difícil, ya que es imposible navegar entre las nubes.

Si hoy todavía no se ha encontrado una aplicación práctica para los descubrimientos realizados en el LHC, esto no significa que los científicos estén "jugueteando en vano el colisionador". Como es sabido, una persona razonable siempre pretende obtener la máxima aplicación práctica del conocimiento existente y, por lo tanto, el conocimiento sobre la naturaleza acumulado en el proceso de investigación en el LHC seguramente encontrará su aplicación, tarde o temprano. Como ya se ha demostrado anteriormente, la conexión entre los descubrimientos fundamentales y las tecnologías que los utilizan puede a veces no ser del todo obvia.

Finalmente, observemos los llamados descubrimientos indirectos, que no se plantean como objetivos iniciales del estudio. Ocurren con bastante frecuencia, ya que para hacer un descubrimiento fundamental normalmente se requiere la introducción y el uso de nuevas tecnologías. Así, el desarrollo de la óptica recibió un impulso de la investigación espacial fundamental, basada en observaciones de los astrónomos a través de un telescopio. En el caso del CERN, así surgió una tecnología ubicua: Internet, un proyecto propuesto por Tim Berners-Lee en 1989 para hacer que los datos de la organización del CERN fueran más fáciles de encontrar.