Big BOOM!!!

[Dimo4ka]

УГРОЖАЕТ ЛИ ЗЕМЛЕ РУКОТВОРНЫЙ БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ
Эксперименты по физическому моделированию момента возникновения Вселенной вызвали неоднозначную реакцию в мировом научном сообществе
Леонид Ширшов



Кольцо брукхевенского релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC) с установленными сверхпроводящими магнитами.
Фото из журнала "ЦЕРН курьер"
СЕНТЯБРЬСКИЙ номер журнала "CERN courier" сообщил, что в одном из двух колец релятивистского коллайдера (ускорителя-сталкивателя) тяжелых ионов RHIC (Relativistic Heavy-Ion Collider) в Брукхевене (США) начались эксперименты с пучками ядер золота. После испытания систем ускорения пучка установка была подготовлена к экспериментам по получению кварк-глюонной плазмы - состояния вещества, в котором оно находилось в первые мгновения после рождения Вселенной (подробный рассказ об этом состоянии вещества см. в "НГ-наука", # 7, июль 1999 г. - Ред.). В ноябре этого года началась программа научных исследований на RHIC. Однако эта новость вызвала неоднозначную реакцию в мировом сообществе физиков.

В печати и в Интернете развернулась оживленная дискуссия о возможных последствиях эксперимента. Озабоченность, связанную с потенциальной опасностью уничтожения планеты Земля искусственным "Большим Взрывом" при помощи коллайдера RHIC, высказал научный редактор "Санди Таймс" Джонатан Лик (www.sunday-times.co.uk). Текст Лика достаточно интересен, вот отрывок из него.

"Брукхевенская нациoнальная лаборатория (BNL - Brookhaven National Labotatories) является одним из государственных научных центров Америки, где восемь лет идет строительство релятивистского ускорителя-сталкивателя тяжелых ионов RHIC, размещенного на Лонг-Айленде (Нью-Йорк). Прошли успешные тестовые испытания, а на осень запланированы эксперименты.

Тем не менее Джон Марбургер, директор Брукхевенской лаборатории поручил комитету физиков исследовать возможность катастрофического бедствия при реализации этого проекта. В его предупреждении к другим физикам говорится, что присутствует риск того, что эта установка, наиболее мощная из существующих в мире, может породить "незнакомцев", так называемые "strangelets" - новый тип материи из "странных кварков" ("Strange guarks"), субатомных частиц.

[Dimo4ka]

Комитет проверил возможность того, что может начаться неконтролируемая реакция по превращению всей материи в новое состояние. Комитет также обсудил альтернативу, пусть даже маловероятную, что сталкивающиеся частицы достигнут такой высокой плотности, что в итоге образуется черная дыра.

Как полагают, черные дыры создают в пространстве интенсивные гравитационные поля, всасывающие все окружающее вещество. В таком случае наша планета окажется разрушенной.

Профессор Боб Джаффе, директор Центра теоретической физики в Массачусетском технологическом институте, входящий в этот комитет, сообщил, что он верит в то, что риск незначителен, но полностью не исключен. "Существует опасение, что чужеродная материя существует на субатомном уровне или поблизости. Риск достаточно мал, но возможность того, что случится нечто необыкновенное, не равна нулю".

До сих пор на установке RHIC был получен лишь пучок заряженных частиц в кольце ускорителя пока без попытки столкновения встречных пучков. Внутри этого коллайдера с атомов золота "обдираются" внешние электроны, и затем они ускоряются в двух кольцах с периметром 2,4 мили. Мощные магниты отклоняют частицы, которые приобретают скорость, равную 99,9% от скорости света.

Ионы в двух кольцах движутся во встречном направлении, что увеличивает энергию столкновений. Когда они сталкиваются друг с другом в точке пересечения, то должна, по расчетам физиков, образовываться суперплотная материя с температурой в триллион (!) градусов. Таких условий в настоящее время не существует даже в глубине звезд - они были лишь в момент возникновения Вселенной при "Большом Взрыве", который произошел, как полагают ученые, 12-15 млрд. лет назад.

При таких параметрах ядра атомов "испарятся" и создадут плазму из частиц, которые называются кварками и глюонами (кварк-глюонная плазма, КГП) и обладают размерами меньше размеров обычного ядра. Теоретики и экспериментаторы предсказывают, что такая плазма в процессе охлаждения может вызвать так называемый ливень рождения других частиц. Среди частиц, появление которых предсказывается во время охлаждения КГП, могут появиться странные кварки. Они уже детектировались на некоторых ускорителях, но всегда оказывались присоединенными к другим частицам. Коллайдер RHIC, наиболее мощная установка среди построенных, способен создавать условия для появления уединенного странного кварка, что было характерным для первых мгновений существования Вселенной.

BNL подтверждает, что обсуждается вопрос возможности "преобразования Вселенной". Томас Лудлам (Thomas Ludlam), директор проекта RHIC, сообщил, что комитет поддержал проведение первой краткой встречи.

[Dimo4ka]

Джон Нельсон, профессор ядерной физики из университета Бирмингем, возглавляющий английскую научную команду на RHIC, отметил, что шансы несчастного случая чрезвычайно малы, но необходимо их оценить. "Большой вопрос заключается в возможном исчезновении планеты в мгновение ока. Удивительно неправдоподобно, что может быть такой риск, но я не могу этого доказать", - добавил он. Если теоретики не ошибаются в том, что рождению Вселенной предшествовал "Большой Взрыв", а экспериментаторы смогут его воссоздать в лабораторных условиях, то об успешности такого моделирования судить придется не нам.

В книге Роберта Юнга "Ярче тысячи солнц" описан эпизод перед первым взрывом атомной бомбы на американском полигоне в штате Невада. Тогда многого еще не знали, и возникло опасение, что начавшаяся цепная реакция не остановится, поскольку запасов урана в окружающей среде планеты слишком много. И только в ночь перед испытаниями теоретики доложили, что такого эффекта не произойдет.

В RHIC планируется ускорить ионы золота до энергии 100 ГэВ/нуклон. Таким образом, на каждый нуклон (нуклон - общее название протонов и нейтронов, из которых состоят ядра), входящий в ион, планируется достигнуть энергии до 100 млрд. электрон-вольт. Предполагается, что при столкновении двух ядер золота при энергии 200 ГэВ/нуклон в системе центра масс будет достигнута такая "жара" и плотность вещества, что обычная ядерная материя трансформируется в кварк-глюонную плазму.

Физики планируют провести моделирование условий, соответствующих моменту пуска часов жизни Вселенной, при помощи двух экспериментов. Пионером станет PHENIX (Pioneering High Energy Nuclear Interaction Experiment). Этот эксперимент готовится коллективом из 355 специалистов под руководством профессора Нагамийа из Колумбийского университета. Второй важный детектор STAR создавался 350 участниками под началом Джона Харриса из Лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Поскольку ультравысокие температуры и давления существовали только в начальный момент времени после возникновения Вселенной, то сейчас в природе не существует плазмы кварков и глюонов. Поэтому такая нестабильная КГП может быть создана только искусственно при помощи ускорителей на сверхвысокие энергии, таких, как RHIC.

[Dimo4ka]

Появление черных дыр и взрывы Сверхновых звезд являются неразгаданной загадкой, которые требуют своего объяснения. Молчание далеких цивилизаций и вспышки Сверхновых звезд приводят к мысли, что, быть может, на каком-то уровне роста знаний появляются смельчаки и энтузиасты, которым не терпится узнать побыстрее истину о зарождении мира и хочется посоревноваться с природой. Возможно, что в результате такой спешки и появляется вдалеке очередная черная дыра или случается иной катаклизм

Большой взрыв будет воспроизведен в лаборатории



Для того чтобы раскрыть тайны Вселенной интернациональная группа ученых намеревается в ближайшем будущем воспроизвести условия "Большого взрыва" в лабораторных условиях, сообщает SpaceDaily.

"Лабораторный эксперимент будет осуществлен в следующем году в Европе при сотрудничестве ученых США, Японии и России. Целью исследований является изучение свойств темной материи и темной энергии - самых загадочных компонентов современной науки", - сказал корреспондентам Франс Пресс организатор саммита Карлос Монтуфар (Carlos Montufar) из университета Сан-Франциско, Эквадор.

Идея эксперимента состоит в том, чтобы воспроизвести столкновения между частицами, подобно тому, как это происходило в тысячную долю секунды после Большого взрыва и сравнить результаты со стандартной моделью строения Вселенной.

Современная наука, по словам ученых, способна объяснить присутствие во Вселенной лишь 4% темной энергии и темной материи.

Сегодняшняя наука полагает, что Вселенная возникла одномоментно в результате Большого взрыва приблизительно 12-14 млрд. лет тому назад. С тех пор она продолжает расширяться, и характер этого расширения можно объяснить лишь действием силы, известной как "темная энергия".

Саммит, на котором собрались физики из США, Японии, Европы и Латинской Америки начал свою работу 21 июня на острове Сан-Кристобаль Галапагосского архипелага, Эквадор. В числе прочих именитых ученых на нем присутствуют Нобелевские лауреаты по физике Франк Вилжек (Frank Wilczeck) и Леон Ледерман (Leon Lederman) из США.

[Dimo4ka]

Эксперимент ALICE на Большом Адронном Коллайдере в CERN направлен на исследование первичного состояния материи, которое существовало в первые мгновения жизни Вселенной.
В течение 20-го века было накоплено достаточно подтверждений и доказательств того факта, что наша Вселенная и все, что она содержит, произошло от изначального Большого Взрыва (Big Bang). Дальнейшее расширение и охлаждение Вселенной дало начало материи, из которой сформировались все структуры, наблюдаемые нами сейчас, от атома до галактик.
В течение первых мгновений после Большого взрыва первичная материя прошла через состояние, известное какая Кварк-Глюонная Плазма (КГП) – очень горячая и плотная смесь частиц, названных кварками и глюонами. Затем, через 10 микросекунд после Большого Взрыва, КГП “замерзла” и образовала протоны и нейтроны, из которых состоят ядра атомов. На сегодняшний день кварки и глюоны остаются заключенными внутри протонов и нейтронов. Как бы то ни было, материя, сходная с КГП, может существовать в центре нейтронных звезд, плотность которых так велика, что булавочная головка такого вещества содержит больше материи, чем Великая Пирамида в Египте.
Ученые, работающие над экспериментом ALICE, будут использовать ускоритель частиц высоких энергий в CERN, так называемый Большой Адронный Коллайдер, чтобы создать КГП в лабораторных условиях, путем столкновения пучков тяжелых ядер. Столкновение сожмет и нагреет протоны и нейтроны в ядрах, чтобы заставить их “расплавиться” обратно в КГП. Чем тяжелее сталкивающиеся ядра и чем больше их энергия, тем выше шансы образования КГП. Вот почему ученные ALICE выбрали свинец, один из самых широко распространенных тяжелых элементов с 208 протонами и нейтронами. В программу ALICE также включены и эксперименты с более легкими ядрами.

Рис. 3. Столкновение двух релятивистских ядер

На рис. 3 показано столкновение двух ядер (они на рисунке выглядят не как сферы, а в виде плоских дисков, приобретя такую форму за счет лоренцева сжатия). Теория предсказывает, что переход к состоянию кварк-глюонной плазмы наступит по достижении плотности энергии ~2 ГэВ/Фм3. Для сравнения, плотность энергии в нормальном ядре 0.17 ГэВ/Фм3. При превышении нормальной ядерной плотности больше, чем в 10 раз может наступить фазовый переход в состояние кварк-глюонной плазмы. Последняя отличается от нормальной материи тем, что кварки и глюоны в ней являются свободными (тогда как в нормальной материи имеет место явление конфайнмента, т.е. ни кварки, ни глюоны свободно не существуют).
Ядра на подлёте друг к другу. Из-за огромных скоростей, близких к световым, происходит их лоренцево сжатие в продольном направлении, и поэтому они выглядят как плоские диски.
Начальная фаза столкновения. Происходят жёсткие столкновения, создаётся огненный сгусток экстремально возбуждённой материи. При условии, что превышена критическая плотность энергии (> 2 ГэВ/Фм3) или, другими словами, превышена критическая температура (200 МэВ), происходит фазовый переход в кварк-глюонную плазму. Из сгустка вылетают только фотоны, для которых длина свободного пробега много больше размеров сгустка.
Расширение и охлаждение сгустка. При понижении температуры до критической происходит обратный переход из кварк-глюонной плазмы в обычную адронную материю. На всех этапах этой эволюции продолжают вылетать рождающиеся фотоны. Адроны, имеющие длину свободного пробега значительно меньше размеров сгустка, испытывают перерассеяния и меняют свои характеристики в ходе эволюции сгустка.
Завершающая фаза эволюции сгустка: размеры сгустка становятся больше длины свободного пробега для сильного взаимодействия. Все взаимодействия прекращаются, характеристики адронов больше не меняются (состояние системы "замораживается"). Начинается разлёт адронов (часть из них или продукты их распадов попадают детекторы)
История Кварк-Глюонной Плазмы

[Dimo4ka]

Материя современной Вселенной состоит из атомов, которые содержат ядра, составленные из протонов и нейтронов и окруженные электронным облаком. Эти протоны и нейтроны в свою очередь состоят из трех элементарных частиц, названных кварками и связанными друг с другом другими частицами, названными глюонами. Эта связь настолько прочна, что кварки не могут вырваться наружу. Даже если попытаться выбить кварк из этих составных частиц грубой силой, то эти усилия приведут только к созданию других частиц, также составленных из кварков, которые связываются друг с другом глюонами.
Как бы то ни было, современная теория кварков и глюонов, названная квантовой хромодинамикой, говорит, что при очень больших плотностях энергии протоны и нейтроны теряют свои отличия друг от друга. Это может произойти при температурах, превышающих в 100000 раз температуру в центре Солнца. При таких больших плотностях энергии кварки и глюоны перестают быть связанными с частицами, которые они составляют, и создают материю без таких связей, известную как КГП, где они могут перемещаться свободно.
Этот процесс освобождения от связей похож на более привычные процессы перехода между различными состояниями материи, например, когда лед при нагревании превращается в воду, а затем в пар, если не прекращать нагревать ее. Свойства этих фаз (твердого тела, жидкости и газа), в которых вода существует в природе, изучены уже в значительной мере. Известно, что изменение фазы, или, иначе говоря, фазовый переход, происходит при определенной температуре, которая называется критической.
Аналогично ученые изучают различные фазы, в которых может существовать материя Вселенной, и фазовые переходы, которые она испытала с момента ее рождения. Когда Вселенная была очень горячей и плотной, на протяжении начальных стадий Большого Взрыва материя находилась в форме КГП. Только когда температура Вселенной опустилась ниже критической температуры “замерзания”, или заточения кварков и глюонов в ядрах, впервые образовались сложные частицы такие, как протоны, нейтроны и атомные ядра.
Эксперименты в Cern направлены на попытку воспроизведения КГП в форме крошечных горячих и плотных огненных шаров, сформировавшихся в процессе столкновений между тяжелыми ядрами. Детектор Alice запишет все события, следующие в процессе расширения и остывания каждого из этих маленьких Больших Взрывов, наблюдая за тем, как КГП дает начало более привычным формам материи, наполняющей сегодняшнюю Вселенную.
Эксперименты на СуперПротонном Синхротроне (СПС) обеспечили первые свидетельства тому факту, что КГП может образоваться в ядерных столкновениях но очень небольшой промежуток времени перед тем, как остынуть и превратиться в обычную материю.

[HeLioS]

хватит тыкать спасибо от акка кулера и паравозига

[Dimo4ka]

Невозникай , испуганный растерявшийся мальчик -_-

[Ozzy]

Запуск коллайдера перенесён на 08.08.08. Вот оно - истинное число зверя!!..

[iRd]

Но 08.08.08 будут проходить StreetChallenge
(автомобильные гонки) я хочу на это посмотреть так что BOOM'a
не должно быть..