ЛаптопМедия в ЦЕРН: 5 невероятни експеримента, за които трябва да знаете

LaptopMedia.com Акценти LaptopMedia at CERN: 5 amazing experiments you should know about

От: Miroslav Bozhkov 17 Април 2017 / 04:56 | 0

На прага ли сме на създаването на по-добра глобална мрежа от World Wide Web? Ще бъде ли плазмата следващото голямо нещо в научните изследвания? Можем ли да лекуваме рак, без да увреждаме организма? Възможно ли е да се създаде и използва антиматерия? Ако някога сте си задавали някои от тези въпроси, тогава ще бъдете развълнувани да прочетете това, което сме събрали за вас.

Тук, в LaptopMedia, обикновено се фокусираме върху най-новите модели лаптопи, смартфони и настолен хардуер. Преглеждаме ги и ви даваме професионалното си мнение дали си заслужава парите ви или не. Също така следим най-новите тенденции и новини в света на технологиите и споделяме най-доброто от тях, но понякога изместваме фокуса си върху по-научни неща, както когато говорихме за графена или за излъчването на синя светлина. Днес искаме да споделим мислите си за най-големия изследователски институт в света – ЦЕРН. Имахме възможност да се запознаем с ЦЕРН отблизо, така че това няма да е просто поредната статия, описваща работата им.

Както вероятно знаете, в ЦЕРН се намира най-големият ускорител на елементарни частици в света – Големият адронен колайдер (LHC), който ускорява и сблъсква протони, за да наблюдава техните взаимодействия и може би да открие липсващото звено във физиката на елементарните частици. Ако сте чували за това, вероятно знаете също, че ЦЕРН стана доста популярен през 2013 г., когато бе потвърдено предварителното откриване на Хигс бозона. Това обаче е стара новина и можете да прочетете навсякъде в интернет за нея. Искаме да поговорим за по-малко известните експерименти, които се провеждат в ЦЕРН, и за произлезлите от тях изобретения и технологии, които променят живота ни.

Освен LHC в ЦЕРН се провеждат и много други съоръжения и експерименти – над 140, ако трябва да сме точни, 26 от които в момента са активни. Няколко от тях са особено интересни и смятаме, че можем да очакваме нещо голямо от тях.

1. Радиоактивността и ползите от нея

Смятаме, че е уместно да започнем с най-малко амбициозната, което не означава, че тя не е важна или не е интересна, но е доста по-проста от останалите. Става дума за съоръжението Isotope mass Separator On-Line, известно още като ISOLDE, чиято единствена цел е да създава и изучава различни радиоактивни изотопи. Познаването на свойствата и физиката на даден изотоп е много важно, защото ни дава по-добра представа за заобикалящия ни свят и за възможностите, с които разполагаме при създаването на такива изотопи. Много научни методи използват радиоактивни изотопи за определяне на различни величини.

2. Антиматерия – непознатата част от Вселената

Преминавайки към по-интересните неща, имаме съоръженията Antiproton Decelerator (AD) и Extra Low ENergy Antiproton (ELENA). Както подсказва името, антипротонният ускорител забавя антипротони, но въпросът е как ги създава и защо ни трябват? Отговорът на първия въпрос е доста прост – сноп от протони се сблъсква с метален блок. Този сблъсък създава множество други частици, включително антипротони (ако все още не знаете – антипротонът е противоположна на протона частица, има същата маса и енергия, но противоположен (отрицателен) електрически заряд). Тези частици имат много висока енергия, което е мястото, където AD е полезен – той ги забавя, за да можем да ги “опитомим”. След като това стане, те могат да се използват за получаване на антиатоми.

Както вероятно знаете, атомът на водорода е най-простият – само един електрон, обикалящ около един протон. В случая с антипротона, който има отрицателен електрически заряд, около него обикаля един позитрон (обратното на електрона), като по този начин се създава антиводороден атом. Така че по принцип, използвайки АД, можем да създадем антиматерия. В момента обаче е възможно да се създаде само антиводород, тъй като синтезирането на по-сложни елементи като хелий (в случая антихелий) се извършва от звездите. Добре, можем да произвеждаме антиводород – трябва ли наистина да се интересуваме – може би ще попитате. Отговорът е “да”. Въпреки че това може да не се отрази на ежедневието ви, изучавайки свойствата на антиматерията може да се окаже следващият голям скок в човешкото познание.

Някои изследвания твърдят, че по някаква причина материята и антиматерията не са се унищожили напълно и известно количество антиматерия се намира постоянно в заобикалящата ни среда. Ако това е вярно, единственият начин да се разбере напълно нашият свят е да се изследват както материята, така и антиматерията.

ELENA е по същество същото нещо, но по-добро. Тя допълнително забавя антипротоните, доставяни от AD, което ги прави по-лесни за “улавяне” и изучаване. Разбира се, не мислете за тези съоръжения като за фабрики за антиматерия – най-големият успех е през 2011 г., когато се твърди, че експериментът е произвел и уловил антиводород за 16 минути, което е било достатъчно време за провеждане на няколко теста.

3. По-здравословна диагностика и лечение на рака

Може би искате да знаете, че някои технологии, които идват от ЦЕРН, се използват не само в науката. Например проектите, разработени в ЦЕРН, се използват в медицината и са доста полезни. В интерес на истината античастиците всъщност се използват за наблюдение на тумори. ПЕТ, което е съкращение от позитронно-емисионна томография, използва позитронно-излъчващ тракер, който се инжектира в тялото.

В случая на клиничната онкология се използва радиоактивният изотоп флуор-18. Излъчените от него позитрони анихилират с електроните и освобождават гама квант (фотон). Без да навлизаме в науката, това излъчване на гама лъчи помага да се визуализират туморите. ПЕТ сканирането е неинвазивно по своята същност, но все пак се излагате на радиация, което не е най-здравословното нещо, което можете да направите. Все пак то е по-добро от магнитно-резонансното или рентгеновото изследване.

Докато ПЕТ се използва за наблюдение на рака, адронната терапия може да се използва за неговото лечение. Това, което прави адронната терапия по-добра от конвенционалната лъчева терапия, е, че има по-висока прецизност, което означава, че по-малко здрави клетки са засегнати от радиацията, като по този начин тя е по-малко вредна за организма.

4. Експериментиране с плазма

Друг проект в ЦЕРН, който наистина грабна вниманието ни, е експериментът с протони, управлявани от плазма на Уейкфийлд (AWAKE), по който все още се работи. Идеята на AWAKE е да се създаде следващото поколение ускорители на елементарни частици, които ще могат да постигат по-високи енергии на по-късо разстояние, което е от съществено значение за бъдещето на тези изследвания, защото Големият адронен колайдер е дълъг 27 километра и създаването на по-голям няма да е лесна задача.

AWAKE се опитва да изследва и използва плазмените полета на събуждане, които са вид вълни, генерирани при движението на частици през плазмата. Протонните лъчи ще бъдат изпратени през плазмената клетка, за да генерират тези полета, които след това ще бъдат използвани за ускоряване на електрони. Всичко това може да ви звучи като тарикатщина – и не ви обвиняваме, че е трудно за разбиране – но е хубаво да се види, че учените опитват нови методи, за да подобрят изследванията си, може би просто може би ще открият нещо полезно.

5. Как CERN управлява всички данни, които събира?

Ние също бихме искали да направим едно свое предположение. CERN трябва да анализира огромни количества данни, събрани от експериментите всеки ден. Изчислителната им мощ просто не е достатъчна за работа с толкова много данни и затова им хрумва блестящата идея да създадат мрежа от компютри и така се ражда Worldwide LHC Computing Grid (WLCG ). Това е мрежа, която по принцип разпределя данните към компютри по целия свят, за да може информацията да бъде обработена.

Това, което предполагаме, е, че подобно на World Wide Web (отново разработена от ЦЕРН), която първоначално е била разработена за научни цели в рамките на института, тази мрежова система един ден би могла да стане достъпна за масите, като по този начин ви позволи да използвате компютърната мощ на целия свят. Е, добре, може би прекалихме с това предположение, но кой знае какво ни очаква?