При упоминании ускорителя элементарных частиц многим представляются яркие сгустки и вспышки из фильма «Ангелы и демоны», где «снялся» ЦЕРН — Европейский центр атомных исследований со знаменитым коллайдером. Реальность близка к фантастике, ведь ускорители изменяют устоявшиеся представления о физике и об устройстве мира. Зачем ученые ускоряют частицы и с помощью каких ускорителей? Как это связано с лечением рака и поиском нефти и газа? Давайте разбираться.
Что такое ускоритель?
Ускорители — сложные устройства, которые разгоняют заряженные частицы (ионы, протоны, электроны) практически до скорости света, или огромных энергий в триллионы электронвольт. Частицы ускоряются под действием электрических и магнитных полей, которые создаются в установке. Первые изменяют энергию частиц, обладающих электрическим зарядом, а вторые управляют траекторией их движения.
РАЗМЕР ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ
Размеры ускорителей варьируются от совсем компактных, практически настольных, до огромных, протяженностью в несколько километров. Их применяют в самых разных сферах — от получения рентгеновских лучей до очистки сточных вод с помощью потока ионов и выпуска транзисторов.
Самый мощный кольцевой ускоритель частиц в мире — Большой адронный коллайдер. Он построен Европейским центром по ядерным исследованиям в Женеве (Швейцария). Длина основного кольца составляет почти 26,7 километра, а энергия, до которой можно разогнать частицу, — 13,6 триллиона электронвольт.
Из примерно 40 тысяч ускорителей, функционирующих в мире, меньше 5% работает на чистую науку. Треть мощностей обслуживает промышленность, треть — полупроводниковые технологии, треть участвует в радиотерапии.
Коллайдер? Это еще что такое?
Коллайдер — это тип ускорителей не по форме, а по содержанию: в нем пучки частиц сталкивают во встречных направлениях. В Большом адронном коллайдере используют адроны — протоны и тяжелые ядра атомов. Основная задача этого исследовательского комплекса — проверка теоретических представлений о физике элементарных частиц и их изучение.
В России достраивают большой коллайдер в Дубне. Этот круговой ускоритель будут использовать для фундаментальных и прикладных исследований, включая космическую медицину и терапию онкологических заболеваний.