265 Shares 4894 views

Zderzacz Hadronów: Start. Large Hadron Collider dlaczego? Gdzie jest?

Historia akceleratora, który znamy dzisiaj rozpoczyna się Wielki Zderzacz Hadronów więcej od 2007 roku. Początkowo zaczęło się chronologii akceleratora cyklotronu. Urządzenie było małe urządzenie, które z łatwością zmieści się na stole. Potem historia akceleratorów opracowała stabilnie. Okazało się synchrotronu i synchrotronu.


W historii chyba najbardziej zabawny był to okres od 1956 do 1957 lat. W tym czasie radziecka nauka, szczególnie fizyka, nie pozostają w tyle zagranicznych braci. Korzystanie z nagromadzonych lat doświadczenia, radziecki fizyk nazwie Władimir Veksler dokonał przełomu w nauce. Są najpotężniejszą synchrotronowego w czasie powstał. Ich pojemność robocza wynosiła 10 GeV (10 miliardów elektronowoltów). Po to odkrycie już stworzył poważne przykłady przyspieszaczy: Akcelerator LEP, akcelerator szwajcarskiej, Niemcy, Stany Zjednoczone. Wszystkie one mają jeden wspólny cel – naukę podstawowych cząstek kwarków.

Wielki Zderzacz Hadronów powstała w pierwszej kolejności dzięki staraniom włoskiego fizyka. A jego nazwisko było Carlo Rubbia, laureat nagrody Nobla. Podczas swojej działalności Rubbia pracował jako reżyser w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych. Zdecydowano się zbudować i uruchomić LHC jest centrum badań na miejscu.

Gdzie Zderzacz Hadronów?

Collider umieszczony na granicy Szwajcarii i Francji. Długość jego obwodzie wynosi 27 km, a tak to się nazywa duża. Pierścień akcelerator sięga od 50 do 175 metrów. Magnes 1232 jest ustawiony Collider. Są nadprzewodzące, co oznacza, że można rozwijać maksymalną pole do przyspieszenia, ponieważ koszty energii takich magnesów są praktycznie nieobecne. Całkowita waga każdego magnesu wynosi 3,5 ton na długości 14,3 metrów.

Jak każdy obiekt fizyczny, Wielki Zderzacz Hadronów generuje ciepło. Dlatego konieczne jest, aby stale cool. W tym celu, temperaturę utrzymuje się na poziomie 1,7 za pomocą K 12 milionów litrów ciekłego azotu. Ponadto, płynny hel (700,000 litry) stosuje się do chłodzenia, a co ważniejsze – ciśnienie jest stosowane, co jest dziesięć razy mniejsza niż w normalnym ciśnieniu atmosferycznym.

1,7 K temperatura jest -271 stopni Celsjusza. Taka temperatura jest prawie w pobliżu zera absolutnego. Absolutnego zera nazywa najniższą możliwą granicę, która może mieć ciało fizyczne.

Wewnętrzna część tunelu jest nie mniej interesujące. Istnieje niob, tytan nadprzewodzących kabel z możliwości. Ich długość wynosi 7600 km. Łączna waga wynosi 1200 ton kabli. Wnętrze kabla – splotu drutów 6300 o łącznej długości 1,5 miliarda kilometrów. Ta długość jest równa 10 jednostek astronomicznych. Na przykład, odległość od Ziemi do Słońca jest 10 takich jednostek.

Jeśli mówimy o jego położenia geograficznego, można powiedzieć, że pierścienie Collider leżą między miastami Saint-Genis i Forno Voltaire znajduje się po stronie francuskiej, a także Marin i Vessurat – ze strony szwajcarskiej. Mały pierścień, zwany PS, rozciąga się wzdłuż granicy średnicy.

Racją bytu

Aby odpowiedzieć na pytanie „Czym jest LHC”, trzeba zwrócić się do naukowców. Wielu naukowców powiedzieć, że jest to wielki wynalazek dla całego okresu istnienia nauki, a nauka bez niego, który jest nam znany dzisiaj, po prostu nie ma sensu. Istnienie i uruchomienie Large Hadron Collider są interesujące, że zderzenia cząstek w LHC jest eksplozja. Wszystkie drobne cząstki rozpraszają się w różnych kierunkach. Aby utworzyć nowe cząstki, które mogą wyjaśnić istnienie i znaczenie wielu.

Pierwszą rzeczą, którą naukowcy próbowali znaleźć te cząstki rozbił – to teoretycznie przewidział fizyk Peter Higgs cząstki elementarnej zwanej „bozon Higgsa”. Ten niezwykły cząstek nośnika informacji, są brane pod uwagę. Jednak jest ona nazywana „cząstka Boga”. Otwierając go ruszy naukowcom zrozumieć wszechświat. Należy zauważyć, że w 2012 roku, 4 lipca Zderzacz Hadronów (uruchom go częściowo udało), aby pomóc znaleźć podobną cząstkę. Do tej pory naukowcy próbują zbadać go w szczegółach.

Jak długo …

Oczywiście, natychmiast pojawia się pytanie, dlaczego tak długo naukowcy badać te cząstki. Jeśli masz urządzenie, można go uruchomić, i za każdym razem strzelać coraz więcej danych. Fakt, że praca z LHC – jest kosztowna przyjemność. Jeden uruchomienie kosztuje dużą sumę. Na przykład, roczne zużycie energii wynosi do 800 milionów dolarów. KW / godzinę. Ta ilość energii zużywanej na miasto z populacją około 100 tys. Człowiek, w przeciętnych standardów. To nie obejmuje kosztów utrzymania. Innym powodem – jest to, że LHC eksplozja, która występuje, gdy obieranie protonów związanych z wytworzeniem dużej ilości danych: informację odczytywany przez komputer, tak że przetwarzanie zajmuje dużo czasu. Nawet pomimo faktu, że moc komputerów, które otrzymują informacje, nawet duży jak na dzisiejsze standardy.

Innym powodem – jest nie mniej sławny ciemna materia. Naukowcy pracujący z akceleratora w tym kierunku, pewność, że widzialny zakres świata wynosi jedynie 4%. Zakłada się, że reszta – to ciemna materia i ciemna energia. Eksperymentalnie stara się udowodnić, że ta teoria jest poprawna.

Zderzacz Hadronów: za czy przeciw

Wysunął teorię ciemnej materii podważa bezpieczeństwo istnienia LHC. Powstało pytanie: „Zderzacz Hadronów: za czy przeciw?” Martwił się wielu naukowców. Wszystkie wielkie umysły świata dzielą się na dwie kategorie. „Przeciwnicy” przedstawili interesującą teorię, że substancje te, czy istnieje, musi być jej przeciwnym cząstek. I kolizji cząstek w akceleratorze jest ciemniejsza część. Istniało ryzyko, że ciemnej części oraz części, które widzimy twarz. Może to prowadzić do śmierci wszechświata. Jednak po pierwszym uruchomieniu LHC teoria ta została częściowo uszkodzona.

Następna w znaczeniu pochodzi eksplozja wszechświata, albo raczej – narodziny. Uważa się, że zderzenie można zaobserwować, w jaki sposób wszechświat zachowywał się w pierwszych sekundach istnienia. Droga wyglądała po pochodzeniu Wielkim Wybuchu. Uważa się, że proces zderzenia cząstek jest bardzo podobny do tego, który był na początku narodzin wszechświata.

Przynajmniej kolejny fantastyczny pomysł, który sprawdził naukowcy – to egzotyczne wzory. Wydaje się niewiarygodne, ale nie jest to teoria, która sugeruje, że istnieją inne wymiary i wszechświaty jak nam ludzi. I co dziwne, akcelerator i są w stanie pomóc.

Krótko mówiąc, celem istnienia akceleratora jest, aby zrozumieć, co wszechświat jest, jak to został stworzony, aby udowodnić lub obalić istniejący teorii cząstek i zjawisk pokrewnych. Oczywiście, zajęłoby lata, ale z każdym starcie, nowych odkryć, że uchylił świat nauki.

Fakty akceleratora

Każdy wie, że akcelerator przyspiesza cząstki do 99% prędkości światła, ale nie wiele osób wie, że odsetek jest równa 99.9999991% z prędkością światła. Ta niesamowita postać ma sens ze względu na doskonały design i potężne magnesy przyspieszać. Należy również zauważyć, że niektóre z mniej znanych faktów.

Numery wytwarzane zderzenia cząstek podczas przyspieszania
Liczba protonów w pęczku 100 miliardów. (1011)
liczba pęczków do 2,808

Liczba protonów do przechodzenia wiązek w strefie detektora

do 31 mln. druga strefa 4

Liczba kolizji cząstek w skrzyżowaniu

do 20
Objętość danych na kolizyjnym około 1,5 MB
Wielkości cząstek Higgs 1 bit co 2,5 sekundy (w pełnej intensywności wiązki, zgodnie z pewnymi założeń dotyczących właściwości cząstek Higgs)

Około 100 milionów. Strumienie danych, które pochodzą z każdego z dwóch głównych detektorów może w ciągu kilku sekund, aby zakończyć ponad 100.000 płyt. W ciągu zaledwie jednego miesiąca liczba płyt osiągnęła taką wysokość, że kiedy oni ustanawiają w stosie, byłoby wystarczające do księżyca. Dlatego zdecydowano, aby nie zbierać wszystkie dane, które pochodzą z detektorów, ale tylko tych, którzy są uprawnieni do korzystania z systemu zbierania danych, które w rzeczywistości działa jako filtr dla danych. Zdecydowano, aby nagrać tylko 100 wydarzeń, które miały miejsce w czasie eksplozji. Nagrane zdarzenia te będą archiwizować centrum danych systemu LHC, który znajduje się w Europejskim Laboratorium Fizyki Cząstek, który jest również miejscem położenia pedału gazu. Będą rejestrowane zdarzenia, które zostały nagrane, i tych, którzy reprezentują społeczności naukowej największe zainteresowanie.

oczyszczania

Po nagraniu kilkaset kilobajtów danych do przetworzenia. W tym celu ponad dwa miliony komputerów znajdujących się w CERN. Celem tych komputerów jest przetwarzanie danych, oraz formowanie na ich podstawie, która będzie przydatna do dalszej analizy. Dalsze generowany strumień danych zostanie skierowany do sieci komputerowej sieci. Ta sieć on-line łączy tysiące komputerów, które są zlokalizowane w różnych instytucjach na całym świecie, łączy ponad sto głównych ośrodków, które znajdują się na trzech kontynentach. Wszystkie te punkty są połączone z CERN za pomocą światłowodu – dla maksymalnej szybkości transmisji danych.

Mówiąc o faktach, należy wspomnieć również o strukturze wskaźników fizycznych. Tunel przyspieszaczem jest odchylenie 1.4% w stosunku do płaszczyzny poziomej. Dokonano tego w pierwszej kolejności umieścić większość tunelu akceleratora w monolitycznej skale. Zatem głębokość umieszczenia na przeciwległych stronach są różne. Jeśli założymy od jeziora, które znajduje się w pobliżu Genewy, głębokość wynosi 50 metrów. Przeciwna część ma głębokość 175 metrów.

Interesującą rzeczą jest to, że faz księżyca wpływają na pedał gazu. To może wydawać się odległy obiekt może działać na odległość. Jednak należy zauważyć, że podczas pełni księżyca, gdy istnieje fala ziemi w rejonie Genewy, wzrasta aż o 25 centymetrów. Ma to wpływ na długość Collider. Długość co zwiększana jest o 1 mm, a energia wiązki zmienia się o 0,02%. Ponieważ energia kontroli wiązki musi odbyć się do 0,002%, naukowcy muszą uwzględniać to zjawisko.

Również interesujące jest to, że tunel zderzacz ma kształt ośmiokąta, zamiast koła, jak wiele z nich. Kąty utworzone z krótkich odcinków. Są one stałe umieszczone czujniki i układ, który zarządza przyspieszonej wiązki cząstek.

struktura

Zderzacz Hadronów, którego uruchomienie jest związane z wieloma szczegółami i podniecenia naukowców – to niesamowite urządzenie. Wszystko akcelerator składa się z dwóch pierścieni. Mały pierścień zwany proton Synchrotron, lub użyć skrótów – PS. Duży pierścień – Super Proton Synchrotron, lub SPS. Razem te dwa pierścienie umożliwić części Disperse 99,9% prędkości światła. Tak więc wzrost i collider energii protonów, zwiększając całkowitą energię 16 razy. Pozwala on również cząstki zderzają się ze sobą około 30 Mill. Czas / s. przez 10 godzin. 4 duże detektory uzyskuje się najwyżej 100 TB danych cyfrowych na sekundę. Odbieranie danych z powodu indywidualnych czynników. Na przykład, można je wykryć cząstek elementarnych, które mają ujemny ładunek elektryczny, i pół-spin. Jako że te cząstki są nietrwałe, a ich bezpośrednie wykrywanie niemożliwe można wykryć tylko ich energii emitowany pod pewnym kątem w stosunku do osi wiązki. Ten etap nazywa się pierwszy poziom wyzwalania. Po tym etapie następuje przez ponad 100 specjalnych kart danych, które są zintegrowane w realizacji logicznej. Część ta charakteryzuje się tym, że podczas odbioru danych, który z bloków danych ponad 100 tysyach sekundę. Następnie, dane te są wykorzystywane do analizy, które prowadzi się z zastosowaniem mechanizmu nadrzędnego.

Next Level Systems odwrotnie, otrzymywać informacje z całego przepływu detektora. Detektor oprogramowanie działa w sieci. Nie będzie ona korzystać z dużej liczby komputerów do przetwarzania kolejnych bloków danych, średni czas między blokami – 10 mikrosekund. Programy będą musiały utworzyć znak cząstek, odpowiadającego punktu początkowego. Efektem jest zestaw składający się z danych tworzone pędu, energii i drugiej ścieżki, która powstała podczas jednej imprezy.

części akceleratorów

Wszystko akcelerator można podzielić na 5 głównych części:

1) akceleratora elektronów collider pozytonowej. Część wynosi około 7 magnesy tysyach o właściwościach nadprzewodzących. Z nich odbywa się poprzez pierścieniowy kierunku tunelu wiązki. A także skupić wiązkę w jednym strumieniu, którego szerokość zmniejsza się do szerokości pojedynczego włosa.

2) Kompaktowa elektromagnetyczny mion. Ten detektor jest przeznaczony do celów ogólnych. W takiej czujki są poszukiwania nowych zjawisk i, na przykład, szukać cząstki Higgsa.

3) Detektor LHCb. Znaczenie tego urządzenia jest to, aby szukać kwarków i cząstek im przeciwnych – antykwarki.

4) toroidalny ATLAS instalacja. Detektor przeznaczony jest do mocowania na miony.

5) Alicja. Ten detektor przechwytuje zderzenia jonów ołowiu i zderzeń proton-proton.

Trudności uruchomieniem LHC

Pomimo faktu, że obecność wysokich technologii eliminuje możliwość błędów w praktyce wszystko jest inaczej. Podczas opóźnienia, a także po raz awarii zespołu akceleratora. Muszę powiedzieć, że ta sytuacja nie była nieoczekiwana. Urządzenie zawiera wiele niuansów i wymaga takiej precyzji, że naukowcy oczekiwać podobnych rezultatów. Na przykład, jednym z problemów, które napotykają naukowcy podczas startu – odmowa magnesu, który koncentruje się wiązek protonów tuż przed zderzeniem. To poważny wypadek został spowodowany przez zniszczenie uchwytu z powodu utraty nadprzewodzącego magnesu.

Problem ten powstał w 2007 roku. Ze względu na to, uruchomienie akceleratora przełożone kilka razy, aw czerwcu uruchomienie miało miejsce prawie rok Collider jeszcze rozpoczęte.

Ostatnim uruchomienie akceleratora było udane, to gromadzi wiele terabajtów danych.

Zderzacz Hadronów, którego rozpoczęcie nastąpiło w dniu 5 kwietnia 2015 roku, z powodzeniem działa. Podczas belki miesiąc będzie ścigać wokół pierścienia, stopniowo zwiększając moc. Cele badania jako takie, nie. Belki energii zderzenia zostanie zwiększona. Wartość wyciągu od 7 do 13 TeV TeV. Wzrost ten pozwoli zobaczyć nowe możliwości w zderzeniu cząstek.

W 2013 i 2014 roku. były poważne przeglądy techniczne tuneli, przyspieszacze, detektorów i innych urządzeń. Rezultatem było 18 dwubiegunowe magnesy nadprzewodzące są funkcję. Należy zauważyć, że całkowita liczba z nich jest 1232 sztuk. Jednak pozostałe magnesy nie przeszły niezauważone. W przeciwnym razie należy wymienić system ochrony przed ochłodzeniem, położyć się poprawiła. Także ulepszony system chłodzenia magnesów. To pozwala im pozostać w niskich temperaturach, z maksymalną mocą.

Jeśli wszystko pójdzie dobrze, następne uruchomienie akceleratora odbędzie się dopiero po trzech latach. Przez ten okres zaplanowano planowanych prac w celu poprawy, badania technicznego zderzacza.

Należy zauważyć, że naprawa kosztuje ani grosza, bez uwzględnienia kosztów. Zderzacz Hadronów, a od roku 2010 ma wartość równą 7,5 mld zł. Euro. Liczba ta wyświetla cały projekt na pierwszym miejscu na liście najdroższych projektów w historii nauki.

Najnowsze wiadomości

Zderzacz Hadronów, którego uruchomienie nastąpiło po przerwie, był udany. Interesujące zebrano dane. Na przykład, że dowód został przedstawiony nowoczesnej idei odpowiednich cząstek. Jest to możliwe dzięki prawidłowego funkcjonowania detektorów CMS i LHCb. Te detektory rozpad BS złapany przez dwóch mezonów, która jest bezpośredni dowód wierności współczesne teorie.

Warto zadać pytanie, jaki jest dowód tej teorii. Jednym ze sposobów – jest zdobycie nowych cząstek. To znaczy, jeśli kolizja będą nowe cząstki elementarne, co oznacza, że współczesna teoria powinna zostać poddana przeglądowi.

Naukowcy zwrócili uwagę na cząstce, ponieważ może pokazać, albo przynajmniej otworzyć drzwi w kierunku supersymetrię. Jest to dobry początek do dalszych badań i prac w Centrum Badań Naukowych w Genewie.

Co będzie dalej?

Po wydarzy się następnego modernizację zderzacz będzie zadanie dalszych badań cząstek. W szczególności będzie to konieczne, aby dowiedzieć się więcej o bozon Higgsa. Pomimo faktu, że za to odkrycie otrzymał Nagrodę Nobla, nie wszystkie jego właściwości w pełni zrozumiałe i sprawdzoną. Dlatego naukowcy mają długą i trudną pracę na badaniu tego wspaniałego cząstek.

Ponadto trzeba nadal pracować, aby udowodnić lub obalić teorię supersymetrię. Chociaż wydaje się nieco fantastyczna, ale ma prawo do istnienia. Nie myśl, że cała uwaga jest podany tylko w pierwszym numerze znaczenie dla każdego projektu ma swój własny zespół naukowców, którzy pracują w tej dziedzinie.

Oczywiście, to nie wszystkie zadania, które muszą być skierowane do naukowców. Z każdym nowym terabajta informacji otrzymanych listę pytań stale uzupełniane, a ich odpowiedzi można zapoznać się na przestrzeni lat.