2 апреля состоялась научная встреча «Как устроены и зачем нужны ускорители частиц?» в рамках научно-просветительского проекта для школьников «Энергия разума», организованного Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Ростова-на-Дону совместно с МАУ «Информационно-методический центр образования города Ростова-на-Дону».

Об устройстве ускорителей заряженных частиц и области их применения школьникам рассказал кандидат физико-математических наук, эксперт ИЦАЭ Алексей Боровик.

Ускорителями заряженных частиц называются устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и управляются пучки высокоэнергетических заряженных частиц. По форме траектории и механизму ускорения частиц они делятся на линейные и циклические. В линейных ускорителях траектории движения частиц близки к прямым линиям, в циклических – траекториями частиц являются окружности или спирали.

Более подробно эксперт рассказал об основных видах циклических ускорителей, таких как циклотрон (магнитное поле и частота электрического поля постоянны во времени), синхротрон (магнитное поле изменяется, а частота электрического поля постоянна), фазотрон (магнитное поле постоянно, частота электрического поля изменяется) и синхрофазотрон (объединяются свойства фазотрона и синхротрона, магнитное поле и частота электрического поля одновременно изменяются).

На вопрос, зачем нужны ускорители заряженных частиц, Алексей Боровик ответил, что это важнейшие установки в современной науке. Как правило, это дорогостоящие комплексы, использующие самые высшие достижения науки и техники. Они являются основными инструментами фундаментальных и прикладных исследований в самых разных областях.

Физикам ускорители позволяют понять фундаментальные свойства материи, исследовать свойства и строение элементарных частиц. О важности этих работ говорит то, что каждые три года исследования на ускорителях отмечались Нобелевской премией по физике. В химии за последние годы пять Нобелевских премий были вручены за работы, выполненные с использованием ускорительных источников синхротронного излучения. Синхротронное излучение, получаемое с помощью ускорителей, активно используется в биологии и медицине.

Особое внимание Алексей Боровик уделил Большому адронному коллайдеру (БАК), по сути, это синхрофазотрон с функциями коллайдера (ускоритель частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений). В настоящее время он является самым мощным ускорителем частиц в мире.

Спикер рассказал, что с помощью БАК можно изучить элементарные частицы и способы их взаимодействия. На данный момент самое большое открытие, которое совершили на БАК, – бозон Хиггса. Это одно из важнейших открытий 21 века, объясняющее существование массы частиц во Вселенной, что подтверждает Стандартную модель, с помощью которой физики сегодня описывают взаимодействие элементарных частиц. Именно на этом взаимодействии основано устройство всей Вселенной.

В завершении лекции эксперт отметил, что в настоящее время в мире действует более тридцати тысяч ускорителей различных типов. «Вы можете удивиться, узнав, что из них только малая доля используется в научных целях. 99% ускорителей – это «рабочие лошадки», которые используются для коммерческого производства радионуклидов и радиофармацевтических препаратов, ионной имплантации, литографии, обработки и дефектоскопии материалов, контроля габаритных грузов, защиты окружающей среды и многого другого», – резюмировал Алексей Боровик.

Проект «Энергия разума» создан с целью формирования мотивации обучающихся к познавательной деятельности. Участников ждёт цикл лекций от специалистов различных областей современной науки и техники, а также викторины и интеллектуальные игры.