-Поиск по дневнику

Поиск сообщений в akry

 -Подписка по e-mail

 

 -Статистика

Статистика LiveInternet.ru: показано количество хитов и посетителей
Создан: 21.08.2007
Записей:
Комментариев:
Написано: 40051

Физика Сталкивающихся Мячей

Понедельник, 30 Ноября 2009 г. 12:13 + в цитатник

Наконец то снова запустили Большой Адронный Коллайдер. Шум в прессе поутих, тема перестала быть сенсацией. Однако по-прежнему многие совершенно не представляют, зачем вообще БАК нужен. Ниже я попробую дать очень упрощённое описание.

один мяч  Представьте себе, что у вас есть мячики. То есть это вы думаете, что мячики, но на самом деле не знаете, потому что они вам не видны. Скажем, комната тёмная. Вы хотите узнать про эти мячики побольше. А трогать их по условиям задачи тоже нельзя. Зато в комнате полно других предметов, которые могут опрокинуться. Что остаётся делать? Прибегнуть к косвенным методам. Например, каким-то способом швырнуть эти мячи об стенку и посмотреть, как они будут рикошетить, сбивая предметы в комнате. Если мы знаем силу броска и твёрдость стены, мы можем расчитать и массу, и упругость мячика по его следу среди предметов.

два мяча  Ровно так же мы можем кидать мячи навстречу друг другу. Это даже выгоднее, поскольку во-первых, во взаимодействии участвуют только нужные нам мячи, без посторонних примесей, а во-вторых, мы сталкиваем их сильнее (водители знают, чем опасно лобовое столкновение). Мы кидаем их друг в дружку, смотрим, как они разлетаются в сторону и высчитываем их массу и упругость. Есть только одно «но» — как попасть мячом в мяч? Это и при свете то непросто, а уж в темноте… Выход — швырять много мячей, кто-нибудь да столкнётся.

Следы столкновения частиц (atlas.ch) грозди Но так мы узнаем только про мячи в целом. А что у них внутри? Вдруг мячи не целые, а состоят из частей? Чтобы узнать это нашим способом, нужно сталкивать мячи сильнее. Чтобы если мячики не простые, а составные, от удара они разлетелись на части. Предположим, что наш мяч представляет собой гроздь склеенных скотчем футбольного мяча, теннисного мячика и шарика для пинг-понга. Пока мы сталкиваем их не очень сильно, скотч выдерживает. Но если разогнать мячи посильнее, он может и лопнуть. И мы увидим следы осколков — да-да, опять только следы. Теперь можно посмотреть на следы и начинать фантазировать: «Так, тут что-то отлетело на три метра под углом в 30°, а тут всего на метр, зато как мощно… Что же это может быть? А давайте ка придумаем, что наша гроздь мячиков состоит из трёх частей, и у них такие-то упругость и масса!» И идти проверять свои идеи, снова бросая мячики друг об дружку. Если мячи разлетаются именно так, как мы придумали, значит да — мы были правы.

невидимые мячики  И тут, во время очередного изучения следов, мы понимаем — не сходится! По всем расчётам обломки должны разлететься скажем на три метра, а они разлетелись на два. Тогда кто-нибудь из нас, самый шустрый, кричит: «Знаю! Просто в грозди ещё один мячик, которого мы здесь не увидели, он и взял на себя часть энергии столкновения, от чего остальные разлетелись не так далеко, как могли бы!» Мы садимся и расчитываем, каким должен быть тот нафантазированный мячик, чтобы у нас всё сошлось. А потом придумываем, как увидеть его следы. Может более хрупкие предметы в комнате расставить? И проверяем-проверяем-проверяем…

грозди в гроздях  Если столкнуть эти грозди посильнее, может оказаться, что то, что мы раньше считали «целым теннисным мячиком», на самом деле — теннисный мяч с приклеенным маленьким шарикоподшипником. Но видно это становится, только если долбануть гроздь так сильно, что не выдержат даже составляющие её части.

По сути так и работает экспериментальная физика элементарных частиц. Коллайдер в переводе означает «сталкиватель». Конечно протоны, которые до гигантских скоростей разгоняет БАК, не мячики, а следы столкновений мы ищем не по сбитой мебели, но идея остаётся той же: столкнуть, а потом исследовать следы столкновений.

а глубже?  Так получилось, что за прошедшие десятилетия на своих «сталкивателях невидимых мячиков» — коллайдерах, физики уже выяснили про частицы практически всё, что можно узнать для такой силы столкновения. Ну появляется изредка что-то новое, но по мелочи. А если мы хотим узнать ещё больше, нам нужно сталкивать частицы сильнее. Вот для этого то и строятся коллайдеры всё больших и больших размеров и мощностей.

Большой Адронный Коллайдер разгоняет частицы так, как до него никто не разгонял, и сталкиваются они с гораздо большей силой. Вот поэтому все в предвкушении новых открытий, и так рады, что БАК наконец заработал.

 

Следы столкновений настоящих частиц

Следы после столкновения частиц

 

дополнение: страхи и опасности  Земля постоянно бомбардируется из космоса частицами. Уже миллиарды лет без последствий. Многие из этих частиц обладают энергией куда как большей, чем в БАКе. Но в стратосфере неудобно ставить детекторы, поэтому приходится строить на земле что-то более слабое, но доступное.

дополнение: популяризация  Физики — весёлые ребята. Послушайте-посмотрите «Рэп Большого Коллайдера», в котором точно описывается его работа.

Рубрики:  Идеи и мысли
Метки:  

Процитировано 3 раз



Mirvilis   обратиться по имени Понедельник, 30 Ноября 2009 г. 21:53 (ссылка)
К вопросу о веселости: Вы The Big Bang Theory не смотрели?=)

А рэп кстати напоминает клипы ФизФака, где-то у меня лежит диск - очень забавные вещицы.
Ответить С цитатой В цитатник
Перейти к дневнику

Вторник, 01 Декабря 2009 г. 12:57ссылка
Это про приключения физиков за пределами знакомой общаги? Только слышал об этом фильме. Стоит посмотреть?
Перейти к дневнику

Вторник, 01 Декабря 2009 г. 15:58ссылка
Это про приключения физиков вообще скорее=) Но не фильм, а сериал. Мне и большинству моих знакомых как физиков, так и не, очень нравится. В любом случае, там каждая серия всего около 20 минут, и посмотреть хотя бы первую "на пробу" не займет много времени.

Извиняюсь, изначально не туда отписал.
Перейти к дневнику

Вторник, 01 Декабря 2009 г. 22:03ссылка
Тогда посмотрю.
 

Добавить комментарий:
Текст комментария: смайлики

Проверка орфографии: (найти ошибки)

Прикрепить картинку:

 Переводить URL в ссылку
 Подписаться на комментарии
 Подписать картинку