रूस में कोलाइडर टकराने वाले बीमों में कणों को तेज करता है (टकराव शब्द से टकराने वाला, अनुवाद में - टकराने के लिए)। एक दूसरे के साथ इन कणों के प्रभाव उत्पादों का अध्ययन करने के लिए इसकी आवश्यकता होती है, ताकि वैज्ञानिक पदार्थ के प्राथमिक कणों को मजबूत गतिज ऊर्जा प्रदान कर सकें। वे इन कणों की टक्कर से भी निपटते हैं, उन्हें एक दूसरे के खिलाफ निर्देशित करते हैं।
निर्माण का इतिहास
कई प्रकार के कोलाइडर हैं: सर्कुलर (उदाहरण के लिए, एलएचसी - यूरोपीय सर्न में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर), रैखिक (आईएलसी द्वारा प्रक्षेपित)।
सैद्धांतिक रूप से, बीम की टक्कर का उपयोग करने का विचार कुछ दशक पहले सामने आया था। नॉर्वे के एक भौतिक विज्ञानी विडेरो रॉल्फ ने 1943 में जर्मनी में बीम से टकराने के विचार के लिए एक पेटेंट प्राप्त किया। यह दस साल बाद तक प्रकाशित नहीं हुआ था।
1956 में, डोनाल्ड केर्स्ट ने कण भौतिकी का अध्ययन करने के लिए प्रोटॉन बीम की टक्कर का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। जबकि जेरार्ड ओ'नील ने संचयी का लाभ उठाने के बारे में सोचातीव्र बीम प्राप्त करने के लिए छल्ले।
एक कोलाइडर बनाने की परियोजना पर सक्रिय कार्य इटली, सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका (Frascati, INP, SLAC) में एक साथ शुरू हुआ। लॉन्च किया जाने वाला पहला कोलाइडर एडीए इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर था, जिसे तुशेकावो फ्रैस्काटी द्वारा बनाया गया था।
उसी समय, पहला परिणाम केवल एक साल बाद (1966 में) प्रकाशित किया गया था, वीईपी -1 (1965, यूएसएसआर) में इलेक्ट्रॉनों के लोचदार बिखरने के अवलोकन के परिणामों की तुलना में।
दुबना हैड्रॉन कोलाइडर
VEP-1 (टकराव इलेक्ट्रॉन बीम) एक मशीन है जिसे G. I. Budker के स्पष्ट मार्गदर्शन में बनाया गया था। कुछ समय बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका में त्वरक पर बीम प्राप्त हुए। ये तीनों कोलाइडर परीक्षण वाले थे, उन्होंने इनका उपयोग करके प्राथमिक कण भौतिकी के अध्ययन की संभावना को प्रदर्शित करने का काम किया।
पहला हैड्रॉन कोलाइडर ISR है, प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन, जिसे 1971 में CERN द्वारा लॉन्च किया गया था। बीम में इसकी ऊर्जा शक्ति 32 GeV थी। नब्बे के दशक में यह एकमात्र काम करने वाला रैखिक कोलाइडर था।
लॉन्च के बाद
संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान के आधार पर रूस में एक नया त्वरण परिसर बनाया जा रहा है। इसे एनआईसीए - न्यूक्लोट्रॉन आधारित आयन कोलाइडर सुविधा कहा जाता है और यह दुबना में स्थित है। इमारत का उद्देश्य बेरियन के घने पदार्थ के नए गुणों का अध्ययन और खोज करना है।
मशीन चालू होने के बाद, संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान के वैज्ञानिकमॉस्को के पास डबना पदार्थ की एक निश्चित स्थिति बनाने में सक्षम होगा, जो कि बिग बैंग के बाद अपने पहले क्षणों में ब्रह्मांड था। इस पदार्थ को क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा (QGP) कहा जाता है।
एक संवेदनशील सुविधा में परिसर का निर्माण 2013 में शुरू हुआ, और लॉन्च 2020 के लिए योजना बनाई गई है।
मुख्य कार्य
विशेष रूप से रूस में विज्ञान दिवस के लिए, JINR कर्मचारियों ने स्कूली बच्चों के लिए शैक्षिक कार्यक्रमों के लिए सामग्री तैयार की। विषय को "एनआईसीए - प्रयोगशाला में ब्रह्मांड" कहा जाता है। शिक्षाविद ग्रिगोरी व्लादिमीरोविच ट्रुबनिकोव की भागीदारी के साथ वीडियो अनुक्रम भविष्य के शोध के बारे में बताएगा जो रूस में हैड्रॉन कोलाइडर में दुनिया भर के अन्य वैज्ञानिकों के साथ एक समुदाय में किया जाएगा।
इस क्षेत्र में शोधकर्ताओं के सामने सबसे महत्वपूर्ण कार्य निम्नलिखित क्षेत्रों का अध्ययन करना है:
- कण भौतिकी के मानक मॉडल के प्राथमिक घटकों के एक दूसरे के साथ घनिष्ठ संपर्क के गुण और कार्य, यानी क्वार्क और ग्लून्स का अध्ययन।
- QGP और हैड्रोनिक पदार्थ के बीच एक चरण संक्रमण के संकेतों का पता लगाना, साथ ही बेरियोनिक पदार्थ की पहले की अज्ञात अवस्थाओं की खोज करना।
- करीबी बातचीत और QGP समरूपता के बुनियादी गुणों के साथ काम करना।
महत्वपूर्ण उपकरण
एनआईसीए परिसर में हैड्रॉन कोलाइडर का सार एक बड़ा बीम स्पेक्ट्रम प्रदान करना है: प्रोटॉन और ड्यूटेरॉन से, बीम तक, जिसमें सोने के नाभिक जैसे बहुत भारी आयन होते हैं।
भारी आयनों को 4 तक ऊर्जा अवस्थाओं में त्वरित किया जाएगा,5 GeV/न्यूक्लियॉन, और प्रोटॉन - साढ़े बारह तक। रूस में कोलाइडर का दिल न्यूक्लोट्रॉन त्वरक है, जो पिछली शताब्दी के नब्बे-तिहाई वर्ष से काम कर रहा है, लेकिन इसमें काफी तेजी आई है।
एनआईसीए कोलाइडर ने कई तरह से बातचीत की। एक यह अध्ययन करने के लिए कि एमपीडी डिटेक्टर से भारी आयन कैसे टकराते हैं, और दूसरा एसपीडी सुविधा में ध्रुवीकृत बीम के साथ प्रयोग करने के लिए।
निर्माण का समापन
यह नोट किया गया कि संयुक्त राज्य अमेरिका, जर्मनी, फ्रांस, इज़राइल और निश्चित रूप से रूस जैसे देशों के वैज्ञानिक पहले प्रयोग में भाग लेते हैं। वर्तमान में एनआईसीए पर काम चल रहा है ताकि अलग-अलग हिस्सों को सक्रिय काम करने की स्थिति में स्थापित किया जा सके।
हैड्रॉन कोलाइडर के लिए भवन 2019 में बनकर तैयार हो जाएगा, और कोलाइडर की स्थापना 2020 में ही की जाएगी। उसी वर्ष, भारी आयनों के टकराने के अध्ययन पर शोध कार्य शुरू होगा। पूरा उपकरण 2023 में पूरी तरह से चालू हो जाएगा।
रूस में कोलाइडर हमारे देश में केवल छह परियोजनाओं में से एक है जिसे मेगासाइंस वर्ग से सम्मानित किया गया है। 2017 में, सरकार ने इस मशीन के निर्माण के लिए लगभग चार अरब रूबल आवंटित किए। मशीन के बुनियादी निर्माण की लागत का अनुमान विशेषज्ञों ने सत्ताईस अरब रूबल पर लगाया था।
नया युग
JINR हाई एनर्जी लेबोरेटरी में भौतिकविदों के निदेशक व्लादिमीर केकेलिद्ज़े का मानना है कि रूस में कोलाइडर परियोजना देश को उच्चतम स्तर तक बढ़ने का अवसर देगीउच्च-ऊर्जा भौतिकी में पद।
हाल ही में, "नई भौतिकी" के निशान खोजे गए, जो लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर द्वारा तय किए गए थे और वे हमारे सूक्ष्म जगत के मानक मॉडल से परे हैं। यह कहा गया था कि नई खोजी गई "नई भौतिकी" कोलाइडर के संचालन में हस्तक्षेप नहीं करेगी।
एक साक्षात्कार में, व्लादिमीर केकेलिद्ज़े ने समझाया कि ये खोजें एनआईसीए के काम का अवमूल्यन नहीं करेंगी, क्योंकि यह परियोजना मुख्य रूप से यह समझने के लिए बनाई गई थी कि ब्रह्मांड के जन्म के शुरुआती क्षण कैसे दिखते थे, और यह भी कि दुबना में शोध के लिए कौन-सी परिस्थितियाँ उपलब्ध हैं, जो विश्व में और कहीं नहीं हैं।
उन्होंने यह भी कहा कि JINR वैज्ञानिक विज्ञान के नए पहलुओं में महारत हासिल कर रहे हैं, जिसमें वे अग्रणी स्थान लेने के लिए दृढ़ हैं। कि एक युग आ रहा है जिसमें न केवल एक नया कोलाइडर बनाया जा रहा है, बल्कि हमारे देश के लिए उच्च ऊर्जा भौतिकी के विकास में एक नया युग है।
अंतर्राष्ट्रीय परियोजना
उसी निदेशक के अनुसार, एनआईसीए, जहां हैड्रॉन कोलाइडर स्थित है, पर काम अंतरराष्ट्रीय होगा। क्योंकि हमारे समय में उच्च-ऊर्जा भौतिकी अनुसंधान पूरी वैज्ञानिक टीमों द्वारा किया जाता है, जिसमें विभिन्न देशों के लोग शामिल होते हैं।
दुनिया के चौबीस देशों के कर्मचारी पहले ही इस परियोजना पर एक सुरक्षित सुविधा पर काम में हिस्सा ले चुके हैं। और इस चमत्कार की कीमत, अनुमानित अनुमान के अनुसार, पाँच सौ पैंतालीस मिलियन डॉलर है।
नया कोलाइडर वैज्ञानिकों को नए पदार्थ, सामग्री विज्ञान, रेडियोबायोलॉजी, इलेक्ट्रॉनिक्स, बीम थेरेपी और चिकित्सा के क्षेत्र में अनुसंधान करने में भी मदद करेगा। के अलावाइसके अलावा, यह सब रोस्कोस्मोस कार्यक्रमों के साथ-साथ रेडियोधर्मी कचरे के प्रसंस्करण और निपटान और क्रायोजेन प्रौद्योगिकी और ऊर्जा के नवीनतम स्रोतों के निर्माण को लाभान्वित करेगा जो उपयोग करने के लिए सुरक्षित होंगे।
हिग्स बोसॉन
हिग्स बोसोन तथाकथित हिग्स क्वांटम क्षेत्र है, जो भौतिकी में आवश्यकता के साथ प्रकट होता है, या इसके बजाय, प्राथमिक कणों के अपने मानक मॉडल में, इलेक्ट्रोवेक समरूपता के अप्रत्याशित टूटने के हिग्स तंत्र के परिणामस्वरूप दिखाई देता है। इसकी खोज मानक मॉडल का पूरा होना था।
एक ही मॉडल के ढांचे में, यह प्राथमिक कणों - बोसॉन के द्रव्यमान की जड़ता के लिए जिम्मेदार है। हिग्स क्षेत्र कणों में एक जड़त्वीय द्रव्यमान की उपस्थिति की व्याख्या करने में मदद करता है, अर्थात् कमजोर बातचीत के वाहक, साथ ही वाहक में द्रव्यमान की अनुपस्थिति - मजबूत बातचीत और विद्युत चुम्बकीय (ग्लूऑन और फोटॉन) का एक कण। हिग्स बोसोन अपनी संरचना में खुद को एक अदिश कण के रूप में प्रकट करता है। इस प्रकार, इसका स्पिन शून्य है।
फील्ड ओपनिंग
इस बोसॉन को 1964 में पीटर हिग्स नामक एक ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी द्वारा स्वयंसिद्ध किया गया था। पूरी दुनिया ने उनके लेखों को पढ़कर उनकी खोज के बारे में जाना। और करीब पचास साल की खोज के बाद यानी 2012 में 4 जुलाई को एक ऐसा कण खोजा गया जो इस भूमिका में फिट बैठता है। यह एलएचसी में शोध के परिणामस्वरूप खोजा गया था, और इसका द्रव्यमान लगभग 125-126 GeV/c² है।
यह मानते हुए कि यह विशेष कण वही हिग्स बोसॉन है, काफी अच्छे कारणों से मदद करता है। 2013 में, मार्च में, सर्न. के विभिन्न शोधकर्ताने बताया कि छह महीने पहले पाया गया कण वास्तव में हिग्स बोसॉन है।
अद्यतन मॉडल, जिसमें यह कण शामिल है, ने क्वांटम रीनॉर्मलाइजेबल फील्ड थ्योरी का निर्माण संभव बनाया। और एक साल बाद, अप्रैल में, CMS टीम ने बताया कि हिग्स बोसॉन का क्षय अक्षांश 22 MeV से कम था।
कण गुण
तालिका से किसी भी अन्य कण की तरह, हिग्स बोसॉन गुरुत्वाकर्षण के अधीन है। इसमें रंग और बिजली के चार्ज हैं, साथ ही, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, शून्य स्पिन।
हिग्स बोसोन की उपस्थिति के लिए चार मुख्य चैनल हैं:
- दो ग्लूओं का संलयन होने के बाद होता है। वह मुख्य है।
- जब जोड़े WW- या ZZ- मर्ज हो जाते हैं।
- W- या Z- बोसोन के साथ होने की शर्त के साथ।
- शीर्ष क्वार्क के साथ।
यह बी-एंटीक्वार्क और बी-क्वार्क की एक जोड़ी में, दो न्यूट्रिनो के साथ इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन और/या म्यूऑन-एंटीमुऑन के दो जोड़े में बदल जाता है।
2017 में, जुलाई की शुरुआत में, EPS, ATLAS, HEP और CMS की भागीदारी के साथ एक सम्मेलन में, एक संदेश दिया गया था कि ध्यान देने योग्य संकेत अंततः प्रकट होने लगे थे कि हिग्स बोसॉन एक में क्षय हो रहा था बी-क्वार्क-एंटीक्वार्क की जोड़ी।
पहले, एक ही क्वार्क के उत्पादन को पृष्ठभूमि पर प्रक्रियाओं से अलग तरीके से अलग करने में कठिनाइयों के कारण इसे अपनी आंखों से व्यवहार में देखना अवास्तविक था। मानक भौतिक मॉडल का कहना है कि ऐसा क्षय सबसे अधिक बार होता है, यानी आधे से अधिक मामलों में। अक्टूबर 2017 में खोला गयाक्षय संकेत का विश्वसनीय अवलोकन। ऐसा बयान CMS और ATLAS ने अपने जारी लेखों में दिया था।
जनता की चेतना
हिग्स द्वारा खोजा गया कण इतना महत्वपूर्ण है कि लियोन लेडरमैन (नोबेल पुरस्कार विजेता) ने अपनी पुस्तक के शीर्षक में इसे गॉड पार्टिकल कहा है। हालांकि लियोन लेडरमैन ने स्वयं अपने मूल संस्करण में "डेविल पार्टिकल" का प्रस्ताव रखा था, लेकिन संपादकों ने उनके प्रस्ताव को अस्वीकार कर दिया।
यह तुच्छ नाम मीडिया में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि कई वैज्ञानिक इस बात को नहीं मानते। उनका मानना है कि "शैंपेन बॉटल बोसॉन" नाम अधिक उपयुक्त होगा, क्योंकि हिग्स फील्ड की क्षमता इसी बोतल के निचले हिस्से से मिलती-जुलती है, और इसे खोलने से निश्चित रूप से ऐसी कई बोतलें पूरी तरह से निकल जाएंगी।
