Номер 6, страница 5 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I. Основные сведения о строении атома. Глава I. Строение веществ - номер 6, страница 5.

Условие.

6. БАК — это ________

Принцип действия: ________

Создание БАК позволило ________

Решение.

Решение 2.

БАК — это крупнейший в мире ускоритель заряженных частиц (коллайдер), построенный для изучения фундаментальных свойств материи. Полное название — Большой адронный коллайдер (англ. Large Hadron Collider, LHC). Он расположен на границе Швейцарии и Франции, в туннеле на глубине около 100 метров, и представляет собой кольцо длиной 27 километров. БАК был запущен Европейской организацией по ядерным исследованиям (ЦЕРН, CERN).

Основная задача коллайдера — разгонять пучки протонов или тяжелых ионов свинца до энергий, близких к скорости света, и сталкивать их в специальных точках, где расположены детекторы. Анализируя продукты этих столкновений, физики получают возможность изучать элементарные частицы и силы, которые управляют их взаимодействием, а также проверять предсказания Стандартной модели физики элементарных частиц и искать новые физические явления.

Ответ: Большой адронный коллайдер — самый мощный в мире ускоритель частиц, созданный для проведения экспериментов в области физики высоких энергий с целью изучения фундаментального строения Вселенной.

Принцип действия:

Принцип работы Большого адронного коллайдера основан на ускорении и столкновении двух встречных пучков частиц (адРОНов, таких как протоны или ионы свинца). Процесс можно разбить на несколько этапов:

1. Инжекция: Частицы, полученные из источника (например, протоны из атомов водорода), проходят через целую систему предускорителей (линейный ускоритель Linac, Протонный синхротрон PS, Протонный суперсинхротрон SPS), где их энергия последовательно увеличивается.
2. Ускорение в основном кольце: После предварительного ускорения два пучка частиц впрыскиваются в главное 27-километровое кольцо БАК в противоположных направлениях. Внутри кольца находятся специальные высокочастотные резонаторы, которые создают мощные переменные электрические поля. Пролетая через них, частицы с каждым оборотом получают дополнительную порцию энергии и разгоняются до скоростей, составляющих 99.9999991% от скорости света.
3. Удержание и фокусировка пучка: Чтобы частицы, движущиеся с огромной скоростью, не вылетели из кольца, используются тысячи сверхпроводящих магнитов. Дипольные магниты создают мощное магнитное поле, которое искривляет траекторию частиц и заставляет их двигаться по окружности. Квадрупольные магниты фокусируют пучки, делая их очень тонкими и плотными. Для работы этих магнитов требуется охлаждение до сверхнизкой температуры в 1.9 К (-271.25 °C) с помощью жидкого гелия.
4. Столкновение: В четырех точках кольца траектории двух пучков пересекаются. В этих точках установлены гигантские детекторы (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb). Магниты сводят пучки вместе, чтобы вызвать лобовые столкновения частиц.
5. Регистрация результатов: В результате столкновений рождаются новые, часто нестабильные частицы. Детекторы представляют собой сложнейшие многослойные приборы, которые регистрируют траектории, энергию, массу и заряд продуктов распада. Собранные данные анализируются физиками по всему миру.

Ответ: Принцип действия БАК заключается в ускорении двух пучков адронов до околосветовых скоростей в противоположных направлениях с помощью электрических полей и удержании их на кольцевой орбите с помощью сверхпроводящих магнитов, с последующим их столкновением в точках расположения детекторов для изучения продуктов реакции.

Создание БАК позволило совершить ряд фундаментальных открытий и продвинуться в понимании устройства микромира. Главными достижениями являются:

• Открытие бозона Хиггса: В 2012 году было объявлено об экспериментальном обнаружении частицы, свойства которой соответствовали предсказанному бозону Хиггса. Это открытие подтвердило существование поля Хиггса, которое, согласно Стандартной модели, придает массу элементарным частицам. За это теоретическое предсказание Питер Хиггс и Франсуа Энглер получили Нобелевскую премию по физике в 2013 году.
• Изучение кварк-глюонной плазмы: В экспериментах со столкновениями тяжелых ионов свинца удалось воссоздать состояние вещества, существовавшее в первые микросекунды после Большого взрыва — кварк-глюонную плазму. Изучение ее свойств помогает понять ранние этапы эволюции Вселенной.
• Уточнение параметров Стандартной модели: Были проведены сверхточные измерения свойств уже известных частиц, таких как топ-кварк, W- и Z-бозоны, что позволило с высокой точностью проверить предсказания Стандартной модели.
• Поиск новой физики: БАК ведет активный поиск явлений, выходящих за рамки Стандартной модели, таких как частицы-кандидаты на роль темной материи, суперсимметричные частицы, дополнительные пространственные измерения. Хотя однозначных открытий в этой области пока не сделано, эксперименты на БАК позволили установить жесткие ограничения на многие теоретические модели.

Ответ: Создание БАК позволило экспериментально подтвердить существование бозона Хиггса, завершив Стандартную модель, а также изучить состояние материи ранней Вселенной (кварк-глюонную плазму) и провести поиск физики за пределами Стандартной модели.