На главную страницу сайта Опыты по химии Химический Юмор. Научный Юмор Опыты по физике    



Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики

Эксперименты по Химии - Практическая Химия - Книги по Химии - Физика – Астрономия – Биология – Научный Юмор
Прежде чем отправить свое сообщение - ознакомьтесь с ПРАВИЛАМИ ФОРУМА.
Прежде чем создать новую тему - воспользуйтесь ПОИСКОМ, возможно, аналогичная тема уже есть

Часовой пояс: UTC




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 18 окт 2013 10:51 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Решил завести такую тему, поскольку об этом грандиознейшем сооружении столько интересных и необычных фактов, да и фотографий...
==================================================================================================

"...На сайте CMS приводится интересная история о том, как в подмосковной Дубне изготавливались торцевые сегменты адронных калориметров. Для поглощающих пластинок требовался достаточно прочный материал, способный долго держать сильное механическое напряжение. Выбор инженеров остановился на латуни, однако латунь высокого качества была для тех времен (1990-е годы) слишком дорогой. Один из специалистов вспомнил, что ему в свое время приходилось сталкиваться с расчетами прочности латунных гильз для снарядов Балтийского флота. Оказалось, что на складах ВМФ действительно имеются неиспользованные запасы орудийных гильз из высококачественной латуни. Было получено разрешение на их переплавку, и в результате около миллиона гильз пошло на создание поглотителей для адронного калориметра CMS. Подробнее об этой истории см. на сайте ОИЯИ в Дубне".

Вложение:
cms_electromagnetic_calorimeter_lead-tungstate_crystals_600.jpg
cms_electromagnetic_calorimeter_lead-tungstate_crystals_600.jpg [ 49.71 Кб | Просмотров: 11180 ]

Сцинтилляционные кристаллы вольфрамата свинца.
В детекторе CMS используется более 75 тысяч таких кристаллов.
Фото с сайта cms-project-cmsinfo.web.cern.ch

Вложение:
alice_zero_degree_calorimeter_optical_fibre_600.jpg
alice_zero_degree_calorimeter_optical_fibre_600.jpg [ 42.28 Кб | Просмотров: 11178 ]

Кварцевые оптоволокна в процессе укладки в пазы латунной матрицы ZDC.
Фото с сайта cdsweb.cern.ch
(http://elementy.ru/LHC/LHC/accelerator/detectors/CMS)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 18 окт 2013 11:41 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Толковый словарик журналистских штампов
LHC уже давно привлекает повышенное внимание СМИ. Подавляющее большинство изданий не пишут полностью оригинальный текст, а заимствуют многие выражения из чужих, более ранних материалов. В результате появляются журналистские штампы — избитые выражения, кочующие из одной новости про LHC в другую. В одних случаях это ошибочные утверждения, которые журналисты с удовольствием приводят в силу их «яркости». В других случаях это просто метафоры, но, будучи многократно повторенными без должного объяснения, они становятся просто бессмысленными присказками.

Здесь собраны и объяснены некоторые из таких расхожих выражений
Божественная частица
«Божественной частицей» (God particle) журналисты любят называть хиггсовский бозон, поиск которого — одна из главных задач LHC. Под «божественностью» обычно подразумевают свойство хиггсовского поля наделять другие частицы массами через хиггсовский механизм. Иногда встречается другой, столь же малоосмысленный эпитет — «Святой Грааль», — который намекает на то, что поиск хиггсовского бозона является центральной задачей LHC.

Сталкиватель атомов
Это словосочетание (atom smasher) очень популярно среди англоязычных изданий. В нём есть важная ошибка — в коллайдере LHC сталкиваются не атомы, а протоны или атомные ядра. Это может показаться излишней придиркой, но не стоит забывать, что атомные явления (то есть взаимодействие цельных атомов) происходит при энергиях в триллионы раз меньше, чем энергия протонов на LHC. Атомные явления и то, что изучается на LHC, — это совершенно разные миры.
К сожалению, другие подобные словосочетания (атомная бомба, энергия атома), будучи столь же неправильными, уже настолько вошли в нашу жизнь, что искоренить их невозможно. Впрочем, эти словосочетания родились полвека назад, когда ядерные явления были для людей чем-то новым. Сейчас же повторять эти ошибки уже недопустимо.

LHC откроет темную материю
Астрономические наблюдения показывают, что подавляющее большинство вещества во Вселенной находится в виде некой темной материи. Из чего именно она состоит, пока не известно, но астрофизики склоняются к мысли, что главный ее компонент — это некие стабильные тяжелые частицы, очень слабо взаимодействующие с обычным веществом. Существует очень много теоретических конструкций, в которых такие частицы появляются. Среди них особенно популярные суперсимметричные теории, в которых часто возникают тяжелые стабильные нейтральные частицы под названием нейтралино.
То, что сможет сделать LHC (если конечно эти теории отражают реальность), — это открыть нейтралино в эксперименте. Однако это еще вовсе не будет доказательством того, что именно нейтралино образуют темную материю. Может случиться, например, так, что вклад нейтралино в «общую копилку» темной материи невелик, а главный вклад дают какие-то еще более тяжелые и неведомые пока частицы.
Для определения того, из чего же состоит темная материя, потребуется прямая регистрация составляющих ее частиц, как это делается, например, в эксперименте DAMA. Поэтому LHC, возможно, сможет уточнить наши знания о темной материи, но не откроет ее.

Ученые намерены воспроизвести Большой взрыв, или LHC воссоздаст свойства Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва
Непосвященному читателю может показаться, что физики таким способом попытаются создать как бы новую вселенную. Это конечно же не так. Речь идет лишь о том, что при столкновении лоб в лоб тяжелых ядер на LHC на очень короткое время образуется «комок» адронного вещества с очень высокой температурой и давлением. Похожие температуры и давления действительно имели место в ранней Вселенной, однако на этом сходство заканчивается. В ранней Вселенной расширялось пространство вместе с веществом, в то время как «горячий комок», возникший в ядерном столкновении, просто расширяется и остывает в обычном пространстве. Кроме того, состав и течения этой горячей ядерной материи в ранней Вселенной и в столкновении сильно различаются. Поэтому говорить о воссоздании ранней Вселенной можно только с оговорками. Ну и, конечно, сам Большой взрыв такие опыты ни в коей мере не могут смоделировать.
Физиков такие столкновения интересуют, разумеется, не для того, чтобы просто «копировать природу», а для того, чтобы узнать, как плавится ядерное вещество. Лучшее понимание теории сильных взаимодействий, которое должно возникнуть по результатам этих экспериментов, окажется полезным как для ядерной физики, так и для космологии и астрофизики нейтронных звезд.

LHC откроет окно в параллельные вселенные (создаст машину времени, проверит квантовую гравитацию и т. д.)
Теоретики в последние годы активно изучают гипотезу о том, что гравитация — влияние которой на элементарные частицы при обычных энергиях очень слабо — становится неожиданно сильной при энергиях столкновений, доступных на LHC. Эту гипотезу обычно называют «гравитация на Тэвном масштабе». На ее основе уже построено много конкретных теорий, но общее мнение специалистов таково: такие теории, конечно, пока имеют право на существование, раз они пока не запрещены экспериментальными данными, но очень уж они экзотические, и мало кто всерьез верит в то, что они реализуются в природе.
Если же все-таки одна из этих моделей окажется верна, то на LHC можно будет наблюдать совершенно новый класс событий и объектов, связанных с гравитацией, — высокоэнергетические гравитоны (возможно, уходящие из нашего мира в дополнительные измерения), гравитонные резонансы (связанные состояния гравитонов) и микроскопические черные дыры. Кроме этого, в определенных разновидностях этих теорий есть и совсем экзотические возможности — например, теоретически возможны такие микроскопические пространственно-временные конфигурации, в которых время может течь назад.
Важно понимать, что ни к каким макроскопическим явлениях это не приведет, поэтому воспользоваться этим «окном в другие миры» не удастся. Дело тут не столько в размерах, сколько в том, что все эти объекты крайне нестабильны и быстро распадаются на обычные частицы. При этом выделяется ровно та же энергия, которая пошла на их создание, поэтому с энергетической точки зрения нет никакой разницы между процессами pp → частицы и pp → черная мини-дыра → частицы.

LHC может разрушить Землю или даже всю Вселенную
Существуют физические теории, в которых предполагается, что наша Вселенная — в том виде, в каком мы ее знаем, — нестабильна и может превратиться в другую, более стабильную Вселенную с иными свойствами. Этот переход будет сопровождаться выделением огромной энергии и разрушением вещества в том виде, как мы его знаем. Существуют опасения, что столкновения на LHC могут породить «зародыш» этой более стабильной Вселенной, который начнет разрастаться со скоростью света и разрушит нашу Вселенную. В другом «катастрофическом сценарии» предполагается, что могут существовать некие экзотические частицы или иные объекты, которые начнут поглощать обычное вещество и разрушат Землю.
Эти опасения совершенно беспочвенны потому, что в природе уже давно есть ускорители мощнее, чем LHC. Если бы такой «распад Вселенной» или разрушение Земли могли произойти на LHC, то они бы давным-давно уже произошли по вине частиц космических лучей гораздо большей энергии. Эти частицы непрерывно бомбардируют Землю и другие небесные тела, и длилось это практически всегда, миллиарды лет. Поскольку Вселенная дожила до наших дней и не распалась (Земля дожила и не разрушилась), этого не произойдет и в экспериментах на LHC.


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 18 окт 2013 12:08 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Авария 19 сентября 2008 года и ее последствия

Описание инцидента
В пятницу, 19 сентября 2008 года, в ходе электрических тестов сектора 3-4 Большого адронного коллайдера произошла серьезная авария, перечеркнувшая все планы на остаток 2008 года и как минимум на начало 2009 года.
Внешне авария выглядела как внезапный выход из сверхпроводящего состояния около сотни поворотных магнитов сектора 3-4, причем некоторые из них получили механические повреждения. Повреждения получила также криогенная система, из-за чего в туннель LHC было выброшено несколько тонн гелия. Поскольку во время работы ускорителя доступ в туннель был закрыт, никто из персонала в ходе аварии не пострадал.

Вложение:
15-m_long_dipole_600.jpg
15-m_long_dipole_600.jpg [ 109.81 Кб | Просмотров: 11168 ]

Спуск 15-метрового криомагнита...


Вложение:
lhc_cryodipole_600.jpg
lhc_cryodipole_600.jpg [ 91.39 Кб | Просмотров: 11168 ]

Схематичный вид 15-метровых дипольных магнитов Большого адронного коллайдера.
Желтым пунктиром показано расположение плохого электрического контакта,
вызвавшего аварию 19 сентября. Изображение из доклада Йорга Веннигера от 25.11.2008



Расследование инцидента показало, что причиной аварии стало сочетание брака при монтаже ускорителя с конструкторским просчетом при разработке систем безопасности ускорительного кольца. Вкратце, события развивались таким образом:
=один из электрических контактов между двумя криостатами был смонтирован недостаточно хорошо и начал резко нагреваться под действием сильного электрического тока; на это отреагировала автоматическая диагностическая система и безопасно погасила ток.
=Однако к тому времени на месте электрического контакта возник дуговой разряд, который пробил стенку криогенной системы. Гелий стал быстро испаряться внутрь криостата, в результате чего возникло давление, действующее на стенки между криостатами.
=Предохранительные клапаны, которые должны в такой ситуации открыться и вывести наружу избыток гелия, не справились с задачей; из-за высокого давления внутренности криостатов сместились относительно оболочки, а некоторые из криостатов даже сдвинулись со своих опор, сломав крепления к бетонному полу.
=Как следствие, гелий начал свободно испаряться наружу, пока его подача не была перекрыта.
(Подробное посекундное описание развития событий в ходе аварии см. в заметке "Опубликован отчет о расследовании аварии на Большом адронном коллайдере" - http://elementy.ru/news/430878).

Последствия
Поломки
После того как весь сектор 3-4 был прогрет до комнатной температуры, ускоритель был вскрыт. Осмотр и измерения показали, что у нескольких магнитов имеются серьезные внутренние механические повреждения, и такие магниты будут заменены.

Вложение:
broken_magnets_600.jpg
broken_magnets_600.jpg [ 96.23 Кб | Просмотров: 11168 ]

Смещение магнитов относительно друг друга привело к механическим
повреждениям обслуживающей их инфраструктуры.
Фото из пресс-релиза ЦЕРНа


Еще у несколько десятков магнитов нужно будет сменить внешнюю изолирующую оболочку. Кроме того, потребуется чистка вакуумных труб, внутри которых осели частицы материалов, расплавившихся под действием тока. В целом, потребуется поднять на поверхность около 50 поворотных магнитов и других элементов ускорительного кольца.

Усиление мер безопасности
Сразу после того, как были установлены причины аварии, в ЦЕРНе началась разработка мер, призванных минимизировать риск возникновения подобных инцидентов в будущем и уменьшить последствия в случае, если авария всё же произойдет. Были предложены следующие меры:
-разработка диагностической системы, способной заранее замечать перепад напряжения на сверхпроводящем магните до наступления критической ситуации; проверка с помощью этой системы всех силовых электрических контактов в ускорительном кольце LHC с целью поиска дефектных;
-разработка и внедрение новой системы клапанов, сбрасывающих высокое давление внутри криостата в нештатной ситуации;
-укрепление опор криостатов и других механических креплений;
-разработка еще более строгих процедур допуска персонала в подземные помещения при проведении даже незначительных испытаний.
Новая диагностическая система была успешно разработана в октябре 2008 года и благодаря ей в секторе 1-2 было обнаружено еще одно дефектное соединение, но не между магнитами, а внутри одного из них. Несмотря на то что этот магнит успешно прошел тестирование на энергии 5 ТэВ, он будет заменен.

Изменения в планах работы LHC
Поднятие на поверхность, ремонт/замена, спуск поврежденных магнитов в шахту и новая сборка ускорителя, а также внедрение и тестироавние новых мер безопасности привели к задержке в работе LHC более чем на год. Кроме этого, процедура нового запуска коллайдера теперь будет проводиться медленнее и тщательнее, чем планировалось ранее.

Ход ремонтных работ
Стоимость ремонтных работ оценивается в 10 млн евро плюс еще примерно столько же будет потрачено на восполнение запасов магнитов; в ходе ремонтных работ в ЦЕРНе будет задействовано около ста специалистов (см. видеоролик о ремонте дипольных магнитов:
Вложение:
).
Первые поврежденные магниты были отсоединены уже в конце октября, однако из-за трудностей с транспортировкой их поднятие на поверхность задержалось на несколько дней (эти магниты приходится транспортировать к ближайшей шахте через другие сектора LHC). Ремонт и замена магнитов шли всю зиму; в апреле 2009 года был установлен последний отремонтированный магнит, а в июне сектор 3–4 был полностью восстановлен.


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 18 окт 2013 14:01 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 сен 2010 18:23
Сообщения: 6154
Встречалась статья - Дубинин Саврин Новая частица - бозон Хиггса? (Земля и Вселенная №2 2013)
Вложение:


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 19 окт 2013 16:19 
Не в сети
Модератор
Модератор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 17 ноя 2009 03:45
Сообщения: 12255
Откуда: г. Волгоград
С Бозоном Хиггса началась комедия. Дело в том, что помимо модели Хиггса-Энглера, "частица бога" так или иначе фигурирует и в других т.н. безхиггсовских моделях. Сейчас собственно "начато расследование": кто был ближе к истине и вообще тот ли это бозон который был предсказан Хиггсом и независимо от него Энглером.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 19 окт 2013 16:54 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 сен 2010 18:23
Сообщения: 6154
Upsidesium писал(а):
Сейчас собственно "начато расследование": кто был ближе к истине

off
Цитата:
А в это время родители того Кости, который дрыхнет у него дома, уже парятся не по-детски. У сына мобила не отвечает (он её специально так настроил, чтобы предки не беспокоили) – и вот, они начинают обзванивать его друзей. И в первую очередь звонят Гене Коренному, который типа друг детства и должен всё про Костю знать.

И не знают они, что Гена Коренной – это на самом деле знаменитый Гена Психоделик, главный районный шульгиновед и шульгиноед. В этот вечер он как раз знакомится с творчеством Альберта Хоффмана – то есть, захавал марку со штурвалом. Минут сорок уже прошло, и она вроде бы начинает приходить, но как-то неконкретно. То есть, освещение однозначно ярче стало, и стены уже колышутся слегонца, но если зрение сфокусировать, то стены снова разглаживаются, и свет как обычно, и в голове нормально. А если зрение снова расфокусировать, то опять всё как будто бы приходит и светится. И на этом месте вдруг звонит телефон, и какая-то взрослая тётка спрашивает: "Гена, Костя у тебя?"

Но Гену не прёт говорить про Костю. Гена только что понял гораздо более глобальную вещь: у кошки, оказывается, не только снаружи усы! У неё ещё и внутри усы, и вообще она вся из усов, и вся вселенная тоже состоит из усов, а вернее, из голографических суперструн, об этом, кажется, кто-то уже писал, наворотил каких-то стрёмных терминов, а на фига? На фига здесь термины, это же видно невооружённым взглядом! Вся эта усатая структура открывается и развёртывается в мельчайших подробностях, видно каждый отдельный усик и понятно, зачем он здесь и каково ему расти и шевелиться в этом мире. Вот такая, значит, тема, и он её сплошным потоком излагает прямо в телефонную трубку какой-то незнакомой тётке...
Про одинаковых людей.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 19 окт 2013 19:08 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 15 окт 2011 21:39
Сообщения: 5628
off
У АХС есть замечательная песня про коллайдер!
Ссылку не даю, гуглится легко.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 19 окт 2013 19:44 
Не в сети
.
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 04 ноя 2009 21:05
Сообщения: 54152
Откуда: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Если причины аварии сформулировать одним предложением, то выйдет примерно следующее:

Массу недоработанных технологий решили испытать в особо крупных масштабах.

Испытали.

_________________
Думайте!


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 19 окт 2013 20:36 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Vladimir писал(а):
...Массу недоработанных технологий решили испытать в особо крупных масштабах.
Испытали.

А у них (создателей LHC) и вариантов-то не было. Ведь большинство узлов и агрегатов приходилось изобретать с нуля, всё предвидеть просто нереально.
Это как в древнем кораблестроении. По морям ходить как-то надо, а считать тогда не умели. Вот и строили, как бог на душу положит... Был такой галеон "Ваза". Так этот красавец-флагман и полумили не прошёл после спуска на воду - перевернулся.


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 21 окт 2013 18:50 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Иван Николаевич писал(а):
Встречалась статья - Дубинин Саврин Новая частица - бозон Хиггса? (Земля и Вселенная №2 2013)
Вложение:
Дубинин Саврин Новая частица - бозон Хиггса.djvu

Прочитал, наконец. Спасибо за статью!
Не ндравится мне ентот бозон. Не нравится именно своей "эфирностью". Но ежели трубят, что открыли...


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 21 окт 2013 19:23 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Суперсимметрия в свете данных LHC: что делать дальше?
01.07.2013, Игорь Иванов.

Результаты первых трех лет работы Большого адронного коллайдера не продемонстрировали никаких признаков существования суперсимметрии, разочаровав тем самым многих физиков. Насколько критичны эти данные для самой идеи суперсимметрии и для различных ее моделей? Как теперь физикам оптимизировать поиск суперсимметрии в будущих данных LHC?

Подробнее
Вложение:
_1_gluino_prod_600.gif
_1_gluino_prod_600.gif [ 7.35 Кб | Просмотров: 11105 ]

Рис. 1. Пример процесса рождения и каскадного распада суперсимметричных
частиц в столкновении протонов. К сожалению, несмотря на многочисленные
поиски следов таких процессов на Большом адронном коллайдере, ничего, четко
указывающего на суперсимметрию, пока не найдено.
http://resonaances.blogspot.be/2010/08/it.html


Суперсимметрия — одна из самых ярких и плодотворных идей в теоретической физике высоких энергий. Многие физики надеются, что именно с ней будет связан тот глубинный слой реальности, который лежит под современной картиной микромира — Стандартной моделью. Надежды эти держатся совсем не на пустых словах: в рамках многих суперсимметричных моделей очень естественно разрешаются некоторые трудности и открытые вопросы Стандартной модели. Неудивительно, что поиск суперсимметрии стал одной из ключевых и трудоемких научных задач Большого адронного коллайдера.
Первоначальные ожидания от результатов LHC были очень радужными; всерьез рассматривалось развитие событий, когда фейерверк новых эффектов начнется с первых же недель работы коллайдера на расчетной энергии. Реальность, однако, оказалась отрезвляющей: после трех лет работы LHC никаких признаков суперсимметрии не видно. Можно даже сказать прямо: однозначно закрыты те простые варианты суперсимметричных моделей с легкими суперчастицами, на которые еще десяток лет назад ориентировались многие исследователи суперсимметрии.
Налицо кризис суперсимметричных моделей. Насколько разрушительны отрицательные данные LHC для суперсимметрии? Какие модели закрыты, а какие нет? Можно ли совместить суперсимметричные модели с нынешними данными, и если да, то чем при этом придется пожертвовать? Наконец, требуется ли оптимизировать задачу поиска суперсимметрии на следующий сеанс работы коллайдера? Обсуждения этих вопросов стали особенно бурными в последний год, по мере того как ударными темпами росла статистика данных на LHC. Здесь мы попробуем обрисовать общую ситуацию, сложившуюся на сегодняшний день.

Бесчисленное множество моделей
Главная проблема с поиском суперсимметрии — головокружительное количество вариантов суперсимметричных моделей, а значит, и огромный набор возможностей того, как именно они будут проявляться в эксперименте. Пока суперсимметрия остается точной симметрией, суперсимметричный мир элегантен и относительно прост. Если дело так и обстоит, то только при исключительно высоких энергиях. Но в нашем низкоэнергетическом мире — даже в момент протонных столкновений на LHC! — эта изначальная суперсимметрия нарушена. В результате теория предсказывает большое число суперчастиц (частиц-суперпартнеров обычных частиц), массы и взаимодействие которых могут быть почти произвольными. Теория не говорит, какие из частиц будут легче, какие тяжелее, сколько времени какие из них будут жить, какие у них будут наиболее вероятные процессы рождения и распада.
Подчеркнем, что даже перечисление всех сколько-нибудь различающихся вариантов суперсимметричных теорий является совершенно неподъемной задачей. Например, в самой простой реализации идеи суперсимметрии — минимальном суперсимметричном расширении Стандартной модели (MSSM) — имеется 105 свободных параметров (см.: hep-ph/9709450). Даже если попытаться «просканировать» весь набор их возможных комбинаций в самом грубом приближении (например, предположив, что каждый параметр может принимать либо нулевое, либо какое-то одно ненулевое значение), мы получим 2105 комбинаций. Ясно, что ни о каком перечислении всех моделей не может быть и речи.
К счастью, подавляющая часть всех таких вариантов сильно расходится с опытными данными. Но задача выбрать все те, которые согласуются, не проще. Выходом будет попытка сформулировать и тщательно проанализировать нескольких конкретных и очень ограниченных вариантов суперсимметричных теорий. Эти модели должны, с одной стороны, удерживать основные черты суперсимметрии и при этом не входить в явное противоречие с опытом, а с другой стороны, должны предоставить свободу лишь очень малому количеству параметров. Только в этом случае появляется разумный шанс просканировать всё пространство параметров, разбить его на области, различающиеся по физическим последствиям, провести подробные вычисления и сделать предсказания для эксперимента.
Несколько таких вариантов стали популярны уже давно; другие вошли в моду только в последние годы:
*_CMSSM (ограниченная MSSM) и mSUGRA (минимальная супергравитация) — наиболее популярные и самые простые варианты MSSM. Они характеризуются предположением об исключительной универсальности всех скалярных частиц и всех фермионов частиц до момента нарушения суперсимметрии и содержат всего 5 свободных параметров в довесок к параметрам Стандартной модели. Именно в рамках этих моделей делалось множество предсказаний для LHC, на основании которых затем разрабатывалась стратегия экспериментального поиска суперсимметрии.
*_NUHM (модель с неуниверсальными хиггсами) — чуть более свободная разновидность MSSM, в которой снято предположение о жесткой универсальности между хиггсовскими полями; 6 свободных параметров.
*_pMSSM (феноменологическая MSSM) — гораздо более свободная модель без универсальности свойств суперчастиц, сформулированная в 2009 году (arXiv:0812.0980); 19 свободных параметров.
*_NMSSM (next-to-MSSM) — если все предыдущие модели представляли собой разновидности MSSM, то этот класс выходит за ее пределы и позволяет избавиться от некоторых ограничений MSSM. Она обладает более сложным набором хиггсовских полей и в простейшем варианте содержит 7 свободных параметров.

Подчеркнем, что вариация свободных параметры в каждой модели не просто слегка меняет предсказания для рождения и распада суперчастиц. Она может полностью перекроить всю картину процессов. Поэтому в рамках каждой модели всё равно остается довольно большой (или в случае pMSSM — очень большой) набор возможностей, который надо изучать индивидуально.

Суть экспериментального поиска
Общая методика поиска была обрисована на страничке Поиск суперсимметрии на LHC. Прежде чем делать выводы о том, какие последствия для теории повлекли за собой данные первых трех лет LHC, следует четко осознать общую идею, которая руководила физиками при разработке стратегии поиска.
*_Детальные теоретические предсказания, а тем более тщательное моделирование реальных процессов, очень ресурсоемки. Проработать их в мельчайших деталях более чем для нескольких десятков существенно разных конкретных моделей практически невозможно. Поэтому упор следует делать лишь на очень небольшое количество конкретных моделей с конкретными значениями параметров. Такие модели называют «опорными» (benchmark models).
*_С другой стороны, физики отдают себе полный отчет в том, что суперсимметрия — даже если она реализуется в природе — вовсе не обязана выражаться простой моделью. Никто не гарантирует, что она вообще будет соответствовать MSSM!
*_Надежда физиков при запуске LHC состояла в том, что тем не менее одно с другим сможет состыковаться: какова бы ни была в реальности суперсимметрия, ее проявления в каком-то виде заметит и стратегия, предназначенная для простых опорных моделей. Это, подчеркнем, именно надежда, а не доказанное утверждение.

Обзор экспериментальных данных
Обратимся теперь к текущей ситуации в свете данных LHC. К настоящему времени на Большом адронном коллайдере получено три типа данных, ограничивающих суперсимметрию:
*_прямые поиски — то есть попытки родить суперчастицы в столкновениях и заметить их распады,
*_свойства хиггсовского бозона — если открытый в прошлом году бозон Хиггса относится к суперсимметрии, его измеренные свойства тоже накладывают ограничения на модели,
*_наблюдение сверхредких распадов мезонов, и прежде всего, наблюдение коллаборацией LHCb распада Bs → μ+μ.

Прямые поиски суперчастиц до сих пор дают отрицательный результат во всех проверенных типах процессов (см. сводные графики на страничке Поиск суперсимметрии: результаты). И это несмотря на то, что LHC смог уже прощупать диапазон масс суперчастиц в несколько раз больший, чем все предыдущие эксперименты! На рис. 2 показаны области параметров в моделях CMSSM и mSUGRA, закрытые в предыдущих экспериментах (слева) и на LHC к настоящему моменту (справа). Обратите внимание на то, как разительно отличаются масштабы по осям!

Вложение:
_2_cdf_lep_atlas_susy_2286.gif
_2_cdf_lep_atlas_susy_2286.gif [ 221.24 Кб | Просмотров: 11099 ]

Рис. 2. Результаты прямого поиска суперчастиц в более ранних экспериментах
на Тэватроне и на LEP (слева) и на LHC (справа). Закрашенные области слева
и области под цветными кривыми показывают диапазоны параметров модели,
закрытые в эксперименте. Прерывистые кривые показывают области параметров,
которые отвечают суперчастицам определенной массы. https://twiki.cern.ch/twiki/pub/AtlasPu ... M_lp13.png


Наибольшие ограничения по массе были получены для скварков и глюино (суперпартнеров кварков и глюонов); нижние пределы на их массы уже превышают 1 ТэВ. Это и неудивительно, поскольку они участвуют в сильном взаимодействии, и значит, им проще рождаться в столкновении протонов. При этом скварки здесь относятся только к первым двум поколениям (то есть это суперпартнеры легких кварков). Ограничения на топ-скварки — или, как чаще говорят, «стопы» — меньше, в районе 500–600 ГэВ, просто из-за того, что труднее анализировать их распады.
Ограничения на массы суперпартнеров лептонов (слептонов) и нейтральных частиц (нейтралино) заметно хуже и редко превышают 300 ГэВ. При этом легчайшая из нейтралино может даже быть совсем легкой. Будучи нейтральной и стабильной частицей, она просто улетает и не детектируется. Она является популярным кандидатом в частицы темной материи; ограничения на ее свойства могут следовать из космологии, а не из коллайдерных поисков.

Свойства хиггсовского бозона, измеренные на LHC (см. сводку данных на страничке [url]Изучение бозона Хиггса=http://elementy.ru/LHC/LHC_results/higgs_study[/url]), согласуются далеко не со всякими суперсимметричными вариантами. Уже измеренное значение массы бозона (125–126 ГэВ) начинает «напрягать». Дело в том, что в рамках MSSM хиггсовский бозон не может быть тяжелее примерно 128 ГэВ; идеальный диапазон — 115–120 ГэВ. То, что бозон оказался опасно близко к грани, требует от теоретиков некоторой не совсем комфортной подкрутки параметров, и для многих такая необходимость кажется разочаровывающе неестественной. За пределами MSSM таких трудностей можно избежать.

Сверхредкие распады мезонов полезны тем, что эти процессы в силу разных причин практически не хотят происходить за счет обычных взаимодействий известных частиц. Поэтому если тот же распад будет вызывать и суперсимметрия, то она может сильно изменить вероятность распада относительно предсказаний Стандартной модели. Распад Bs → μ+μ, о котором было объявлено полгода назад, обладает исключительной прозорливостью к суперсимметрии. В некоторых вариантах суперсимметричных моделей она даже превышает чувствительность прямых поисков.
Тут надо сказать, что когда результат LHCb был обнародован, многие поспешили заявить, что он противоречит суперсимметрии. Вовсе нет. Отличие от стандартной вероятности распада аж в несколько раз — а именно это пока закрыто экспериментом — возникает лишь в небольшой части всех изученных вариантов. В других моделях эти отличия могут составлять, скажем, 10% или еще меньше, и такой результат пока что вполне согласуется с измерениями.

Последствия данных LHC для суперсимметричных моделей.

Закрывает ли LHC суперсимметрию?
В новостях можно иногда встретить утверждение, что отрицательные данные LHC ставят крест на идее суперсимметрии. Из предыдущего обсуждения уже ясно, что это лихое заявление неверно. Суперсимметрия может реализоваться в нашем мире самыми разными способами, и никто не утверждает, что все они одинаково легко видны или вообще могут проявляться на LHC. Отсутствие сигналов суперчастиц на LHC ни в коем случае не отменяет предположение, что суперсимметрия в каком-то виде является частью реальности.
Закрывается ли тогда минимальная суперсимметричная модель (MSSM)? Тоже нет. Конечно, область параметров, согласующихся со всеми данными, сильно сократилась по сравнению с ситуацией до LHC, но она по-прежнему остается большой и не до конца исследованной. Та же модель pMSSM, не говоря уже о более свободных вариантах MSSM, легко предоставляет примеры, согласующиеся со всеми экспериментальными данными.
Каков тогда вердикт в случае очень ограниченных моделей, например CMSSM или NUHM? Год назад было впечатление, что такие модели действительно вот-вот закроются (см.: arXiv:1204.4199). Однако в последние месяцы появились работы, в которых тщательный анализ обнаружил примеры, всё еще согласующиеся со всеми данными (см.: arXiv:1212.4887, arXiv:1302.5956, arXiv:1303.0721). В статье arXiv:1305.2914 был проведен наиболее подробный анализ, в котором были найдены и описаны целые «континенты CMSSM» (подходящие области параметров), недостаточно изученные до сих пор.
Возможно, этот результат временный, и данные следующего этапа LHC вкупе с неколлайдерными экспериментами (например, детекторами частиц темной материи) его закроют. Однако произойдет это только через несколько лет. До тех пор считать, что даже тот же CMSSM совсем закрыт, нельзя.

Что теперь стоит делать теоретикам?
Итак, модели с легкими суперчастицами и, как следствие, наиболее яркими эффектами не оправдались. Но с другой стороны, сами модели еще вовсе не закрыты. Следующий сеанс работы LHC сможет изучить их намного лучше — как из-за повышенной энергии, так и просто благодаря десятикратно возросшей статистики. Что теперь следует предпринять теоретикам, которые хотят оптимизировать поиски, улучшить прозорливость LHC, а также сделать интерпретацию данных более надежной?
Одно направление уже было упомянуто выше. Пространство параметров ограниченных моделей (CMSSM, NUHM) следует изучить вдоль и поперек. Это позволит избежать «открытий», когда поначалу кажется, что экспериментальные данные «хоронят» модель, но при более внимательном анализе она оказывается пока жизнеспособной.
Другое направление — разработка опорных моделей в рамках pMSSM и других более свободных реализаций суперсимметрии. Пространство параметров здесь будет огромным, поэтому надо попытаться найти методику, которая, с одной стороны, не захлебывалась бы избытком вариантов, а с другой стороны, не попустила бы важные скрытые «континенты» на карте этой модели. Примером такого исследования является статья arXiv:1305.2419. В качестве иллюстрации на рис. 3 показаны массы суперчастиц в одной из моделей, которая предлагается в качестве опорной. Заметьте, что большинство частиц тут заметно тяжелее 1 ТэВ.

Вложение:
_3_pmssmbenchmark_600.gif
_3_pmssmbenchmark_600.gif [ 27.15 Кб | Просмотров: 11105 ]

Рис. 3. Массы суперчастиц в одной из опорных моделей, предложенных в статье arXiv:1305.2419

Если отвлечься от технических вопросов, то очень злободневным предметом для обсуждения является понятие естественности теории — «естественной» в плане объяснения численных величин. Теория считается естественной, если она не требует какого-то слишком аккуратно и беспричинно подстроенного совпадения численных параметров. Скажем, если измеренное на опыте число «1» получается в рамках теории в виде компенсации двух чисел «3» и «–2», имеющих разное происхождение, то это нормально. Но если одно из чисел оказывается равно миллиону, а второе мы не знаем, то мы вынуждены предположить, что второе число равно «–999999». Всё бы ничего, но только получается, что оно по модулю аномально точно подстроено к первому. Если внутри теории для этого нет причин, то такая теория воспринимается как противоестественная.
Главным камнем преткновения для суперсимметричных теорий (ровно как и для любых других!) является объяснение «невыносимой легкости» хиггсовского бозона. Собственно, физики изначально надеялись на модели с легкими суперчастицами, потому что они объясняли массу хиггсовского бозона очень естественным образом. Нынешние ограничения LHC эту идиллию нарушают. Хоть суперсимметричные модели и формально не закрыты, в них приходится предполагать компенсацию на уровне 1% и даже точнее.

Насколько серьезной проблемой является потеря естественности? Неизвестно, ведь это очень субъективный критерий! Может быть, компенсация на уровне 0,1% должна считаться приемлемой, а может быть, это вообще не является объективно научным принципом. Недавние рассуждения на эту тему вообще и в применении к суперсимметрии можно найти в статьях arXiv:1302.6587, arXiv:1305.3434, arXiv:1306.2926.

Итоги
Результаты первых трех лет работы LHC ограничивают суперсимметричные модели намного сильнее, чем все эксперименты до сих пор. Они, однако, ни в коем случае не закрывают суперсимметрию. Более того, сейчас выясняется, что даже самые ограниченные ее варианты при каких-то параметрах всё еще жизнеспособны; более свободные модели можно согласовать с данными без особых проблем. Возникает, правда, трудность с естественностью теории, но как ее воспринимать, пока толком не понятно.
Вторая фаза работы Большого адронного коллайдера станет новым существенным этапом в поиске суперсимметрии. Если LHC так и не найдет никаких ее проявлений, это уже будет иметь более серьезные последствия для ограниченных моделей, но формально не закроет саму идею. Вопрос о естественности теории станет еще острее, и к каким выводам придут тогда теоретики, можно лишь предполагать.

См. также:
1) Физика элементарных частиц в преддверии запуска Большого адронного коллайдера — научно-популярная лекция В. А. Рубакова; см. раздел про суперсимметрию.
2) Что такое суперсимметрия? — умеренно популярное изложение основ суперсимметрии.
3) S. P. Martin. A Supersymmetry Primer // hep-ph/9611409 — вводные лекции по суперсимметрии.
4) Supersymmetry, part I: Theory и Supersymmetry, part II: Experiment — актуальный обзор текущего состояния теории и экспериментальных поисков на сайте Particle Data Group.
5) J. L. Feng, J.-F. Grivaz, J. Nachtman. Searches for Supersymmetry at High-Energy Colliders // Rev. Mod. Phys. 82, 699–727 (2010) [arXiv:0903.0046] — обзор экспериментальных поисков к моменту запуска LHC.


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 21 окт 2013 19:44 
Не в сети
.

Зарегистрирован: 16 авг 2010 16:38
Сообщения: 1695
stas писал(а):
Сцинтилляционные кристаллы вольфрамата свинца.
В детекторе CMS используется более 75 тысяч таких кристаллов.

Кристаллы делали на ОАО "Богородицкий Завод Технохимических Изделий".
Так же там предполагалось производство слонечного кремния и проч.
Примерно в 2010 году предприятие умерло. Площади сдаются в аренду.
http://jdanka.3nx.ru/viewtopic.php?t=45
Кстати, в интернете пруд пруди слащавых восторгов про собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов, коих нарожала земля Богородицкая. А вот про то, что завод давно сдох, а Невтоны безработные, как-то не очень много информации. Естественно, нафига эта муторная заумь - там даже разворовывать нечего!

_________________
Думайте! Это патриотично.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 21 окт 2013 20:01 
Не в сети
Модератор
Модератор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 17 ноя 2009 03:45
Сообщения: 12255
Откуда: г. Волгоград
stas писал(а):
Результаты первых трех лет работы Большого адронного коллайдера не продемонстрировали никаких признаков существования суперсимметрии, разочаровав тем самым многих физиков.

Мда... А что же тогда будет если темная материя окажется... обычным водородом. Несколько косвенных свидетельств тому есть. Причем невозможность ее прямого наблюдения так же легко объясняется.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 21 окт 2013 20:06 
Не в сети
.
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 04 ноя 2009 21:05
Сообщения: 54152
Откуда: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
"Не плодите сущности сверх необходимого" (с). Если есть возможность объяснить наблюдаемую картину движения звезд и галактик наличием ненаблюдаемого молекулярного водорода - нечего темнить материю.

Однако, я не уверен, что водород все удовлетворительно объясняет.

_________________
Думайте!


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 21 окт 2013 20:14 
Не в сети
Модератор
Модератор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 17 ноя 2009 03:45
Сообщения: 12255
Откуда: г. Волгоград
Vladimir писал(а):
Однако, я не уверен, что водород все удовлетворительно объясняет.

Вложение:

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 29 окт 2013 14:48 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 24 ноя 2009 11:17
Сообщения: 6487
Откуда: Новосибирск
Книжка В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса(12)Сэмпл И
Вложение:

_________________
- Не люблю тех, которые вслух произносят один тост, а про себя думают другой.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: LHC (Large Hadron Collider)
СообщениеДобавлено: 28 фев 2016 22:36 
Не в сети
Гуру
Гуру
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 дек 2011 00:54
Сообщения: 4657
Откуда: Киевская обл.
Вложение:
Загадки_Коллайдера_(январь-2016).jpg
Загадки_Коллайдера_(январь-2016).jpg [ 124.33 Кб | Просмотров: 9701 ]

(что такое "сигма", можно почитать в Википедии)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить email  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ] 

Часовой пояс: UTC


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 7


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

[Сообщить об ошибке, испорченном вложении, битой ссылке]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group