Hadronski sudarač: Početak. Large Hadron Collider zašto? Gdje je?

Povijest gasa, koje danas poznajemo kao Large Hadron Collider počinje još od 2007. godine. U početku je počelo sa kronologijom gasa u ciklotron. Uređaj je mali uređaj koji se lako uklapa na stolu. Tada je priča o akceleratori je razvila stalno. Činilo se sinkrotronu i sinkrotronu.

U povijesti je možda najzabavniji je razdoblje od 1956. do 1957. godine. U to vrijeme, sovjetska znanost, posebno fizika, nisu izostali stranih braće. Korištenje nagomilanih godina iskustva, sovjetski fizičar po imenu Vladimir Veksler napravio proboj u znanosti. Oni su najmoćniji sinkrotronsko u to vrijeme je izrađen. Njegov radni kapacitet je 10 GeV (10 milijardi elektron volta). Nakon toga otkriće već stvorila ozbiljne primjere akceleratora: veliki Electron-pozitron Collider, akcelerator švicarski, Njemačka, Sjedinjene Američke Države. Svi oni imaju jedan zajednički cilj - proučavanje temeljnih čestica kvarkova.

Large Hadron Collider nastao je u prvom redu zahvaljujući naporima talijanskog fizičara. A njegovo ime je Carlo Rubbia, nobelovac. Tijekom svog djelovanja Rubbia radio kao direktor u Europskoj organizaciji za nuklearna istraživanja. Odlučeno je izgraditi i pokrenuti LHC je na licu mjesta istraživački centar.

Gdje hadronski sudarač?

Collider stavljen na granici Švicarske i Francuske. Dužina njegovog opsega je 27 kilometara, pa to se zove velika. akcelerator prsten seže od 50 do 175 metara. Magnet 1232 je postavljena Collider. Oni su supravodljivi, što znači da se može razviti maksimalnu polje za ubrzanje, budući da su troškovi energije takvih magneta su gotovo odsutan. Ukupna težina svakog magneta je 3,5 tona u duljini od 14,3 metara.

Kao i bilo koji fizički objekt, Large Hadron Collider generira toplinu. Dakle, potrebno je stalno hladno. Za ovu svrhu, temperatura se održava na 1,7 pomoću K 12 milijuna litara tekućem dušiku. Osim toga, tekućina helij (700.000 litara) se koristi za hlađenje, i što je najvažnije - tlak koristi, koja je deset puta manja od normalnom atmosferskom tlaku.

Temperatura 1.7 K Celzijeva je -271 stupnjeva. Takva temperatura je gotovo blizu apsolutne nule. apsolutna nula To se zove najmanji mogući rok, što može imati fizičko tijelo.

Unutarnji dio tunela je ne manje zanimljiv. Postoje niobij-titana supravodljivi kabel s mogućnostima. Njihova dužina iznosi 7600 kilometara. Ukupna težina je 1.200 tona kablova. Unutrašnjost kabela - što je pleksus žica 6300 ukupne udaljenosti od 1,5 milijardi kilometara. Ova dužina je jednaka 10 astronomskih jedinica. Na primjer, udaljenost od Zemlje do Sunca jednaka 10 takve jedinice.

Ako govorimo o svom geografskom položaju, može se reći da su Collider prstenovi leže između gradova Saint-Genis i Forno Voltaire nalazi na francuskoj strani, kao i Marin i Vessurat - sa švicarskim strane. Mali prsten, pod nazivom PS, proteže uz granicu promjera.

Raison d'être

Da bi se odgovorilo na pitanje „Što je LHC”, trebate obratiti znanstvenika. Mnogi znanstvenici kažu da je velik izum za cijelo razdoblje postojanja znanosti, a da je znanost bez njega, koji je poznato da nas danas, baš nema smisla. Postojanje i pokretanje Large Hadron Collider su zanimljivi da je sudar čestica u LHC-u je eksplozija. Sve fine čestice raspršiti u različitim smjerovima. Za formiranje nove čestice, što može objasniti postojanje i značenje mnogih.

Prva stvar koju su znanstvenici pokušavali pronaći ove čestice pala - teoretski je predvidio fizičar Peter Higgs elementarne čestice pod nazivom "Higgsov bozon", Ovaj zapanjujući čestica je nositelj informacije, smatraju. Ipak, to se naziva „čestica Bog”. to Otvaranje bi potez znanstvenicima razumjeti svemir. Treba napomenuti da je u 2012. godini, 4. srpnja, hadronski sudarač (početak je djelomično uspio) kako bi pronašli slične čestice. Do sada, znanstvenici pokušavaju proučavati u detalje.

Koliko dugo će ...

Naravno, postavlja se pitanje odmah nameće, zašto su znanstvenici tako dugo proučavati ove čestice. Ako imate uređaj, možete ga pokrenuti, a svaki put pucati sve više i više podataka. Činjenica da je rad LHC - to je skupo zadovoljstvo. Jedan pokretanje košta sumu. Na primjer, godišnja potrošnja energije iznosi 800 milijuna. KW / h. Ova količina energije troši grad s populacijom od oko 100 tisuća. Man, na prosječnim standardima. Ovo ne uključuje troškove održavanja. Drugi razlog - je da je LHC eksplozija koja nastaje kada rupičaste protoni vezani za proizvodnju velikih količina podataka: a informacije računalno čitljiv, tako da je za obradu potrebno puno vremena. Čak i unatoč činjenici da je snaga računala koja primaju informacije, čak i velike po današnjim standardima.

Drugi razlog - to je ne manje poznatih tamna tvar. Znanstvenici koji rade s kolider u tom smjeru, u uvjerenju da vidljivi raspon svemira samo 4%. Pretpostavlja se da je do kraja - to je tamna tvar i tamna energija. Eksperimentalno pokušava dokazati da je ova teorija točna.

Video: Galileo. hadronski sudarač

Hadronski sudarač: za ili protiv

Iznijela teoriju tamne materije su dovele u pitanje sigurnost postojanja LHC. Postavilo se pitanje: "Hadronski sudarač: za ili protiv?" Bio je zabrinut mnoge znanstvenike. Svi veliki umovi svijeta su podijeljeni u dvije kategorije. „Protivnici” iznijela zanimljivu teoriju da ako postoji takva stvar, onda to mora biti njegova suprotnost čestica. A sudara čestica u akceleratoru pojavi tamniji dio. Postoji opasnost da tamnog dijela i da vidimo lice. Onda bi to moglo dovesti do smrti svemira. Međutim, nakon prvog pokretanja LHC-ova teorija je bila dijelom krhko.

Sljedeći po važnosti dolazi do eksplozije u svemiru, odnosno - rođenje. Smatra se da se sudar se može promatrati kako se svemir ponašao u prvim sekundama postojanja. Način na koji je brinuo o podrijetlu Velikog praska. Smatra se da je proces sudar čestica je vrlo sličan onome koji je bio na početku rođenja svemira.

Barem još jedan nevjerojatan ideja koje su znanstvenici provjeriti - to je egzotični modeli. Čini se nevjerojatno, ali postoji teorija koja ukazuje na to da postoje i druge dimenzije i svemira kao nas ljude. A što je najčudnije, akcelerator i nisu u stanju pomoći.

Jednostavno rečeno, svrha postojanja gasa je razumjeti što je svemir, kako je stvoren, dokazati ili opovrgnuti bilo koju postojeću teoriju čestica i srodnih fenomena. Naravno, to će potrajati godinama, ali sa svakim početak, nova otkrića koja ukinuo svijet znanosti.

Činjenice o gasa

Svatko zna da je papučica ubrzava čestice do 99% brzine svjetlosti, ali mnogi ljudi ne znaju da je postotak jednak 99,9999991% od brzina svjetlosti. Ova nevjerojatna brojka ima smisla, jer je savršenog dizajna i snažni magneti ubrzati. Također treba napomenuti neke od manje poznatih činjenica.

Oko 100 milijuna. Potoci podataka koji dolaze iz svakog od dva glavna detektora može u roku od nekoliko sekundi za dovršetak više od 100.000 CD-a. U samo mjesec dana su broj diskova dosegla takvu visinu da kad leže u snopu, to bi bilo dovoljno da se Mjesec. Stoga je odlučio da neće prikupiti sve podatke koji dolaze iz detektora, ali samo oni koji smiju koristiti sustav prikupljanja podataka, koji u stvari djeluje kao filter za podacima. Odlučeno je da se snimanje samo 100 događaje koji su se dogodili u vrijeme eksplozije. Snimljeni su ti događaji će se arhivirati podatke središte LHC sustava, koji se nalazi u Europskom laboratoriju za fiziku čestica, koji je ujedno i mjesto položaja gasa. Će se snimati događaje koji su snimljeni, a oni koji predstavljaju znanstvene zajednice najveći interes.

naknadna obrada

Nakon snimanja sto kilobajta podataka koje treba obraditi. U tu svrhu, više od dva milijuna računala nalazi u CERN-u. Svrha ovih računala je obrada sirovih podataka i formiranje njihove baze, koji će biti korisni za daljnju analizu. Nadalje generira tok podataka bit će usmjerena na računalna mreža GRID. Ova online mreža povezuje tisuće računala koja se nalaze u različitim institucijama diljem svijeta, veže više od stotinu velikih centara, koji se nalaze na tri kontinenta. Svi ovi centri su povezani s CERN-u pomoću vlakana - za maksimalno brzina prijenosa podataka.

video: "Large Hadron Collider - sreća i čudo"

Govoreći o činjenicama, potrebno je spomenuti i o strukturi fizičkih pokazatelja. Tunel akcelerator je odstupanje 1,4% od vodoravne ravnine. To je učinjeno u prvom redu staviti većina akceleratora tunela u monolitnu stijenu. Tako je dubina plasman na suprotnim stranama su različite. Ako pretpostavimo od jezera, koji se nalazi u blizini Ženeve, dubina je 50 metara. Suprotni dio ima dubinu od 175 metara.

Zanimljivo je da mjesečevih faza utječe na papučicu gasa. Moglo bi se činiti kao daleki objekt može djelovati na daljinu. Ali, to je napomenuti da za vrijeme punog mjeseca, kada postoji val zemljišta u Ženevi području raste za čak 25 centimetara. To utječe na duljinu Collider. Duljina time povećava za 1 mm, a energija zraka se mijenja od 0,02%. Budući da je energija kontrolom snopa moraju održati do 0,002%, istraživači moraju uzeti u obzir ovaj fenomen.

Također je zanimljivo da je Collider tunel ima oblik osmerokuta nego krug, kao i mnogi jesu. Kutovi formirana kratkih dijelova. Oni su raspoređeni fiksne detektora i sustava koji upravlja ubrzani snop čestica.

struktura

Hadronski sudarač, od kojih je lansiranje je povezana s mnogim detaljima i uzbuđenja znanstvenika - nevjerojatna uređaj. Sve akcelerator se sastoji od dva prstena. Mali prsten zove protonske sinkrotronsko ili koristiti kratice - PS. Veliki prsten - Super Proton Synchrotron ili SPS. Zajedno dva prstena dopustiti disperzne dijela na 99,9% brzine svjetlosti. Tako Collider povećava i energija protona, povećava njihovu ukupnu energiju od 16 puta. Ona također omogućuje čestice sudaraju jedni s drugima oko 30 Mill. Vrijeme / s. 10 sati. 4 glavne detektori dobiva se najviše 100 terabajta digitalnih podataka u sekundi. Primanje podataka ovisi o individualnim faktorima. Na primjer, oni mogu otkriti elementarne čestice, koje imaju negativan električni naboj, a imaju pola spin. S obzirom da ove čestice su nestabilne, a zatim usmjeriti njihovo otkrivanje nemoguće je moguće otkriti samo njihova energija se emitira pod određenim kutom na os snopa. Ovaj korak se naziva prva razina okidač. Nakon ovog koraka slijedi više od 100 posebnih podatkovne kartice, koje su integrirane u provedbi logike. Taj dio je naznačen time, da za vrijeme primanja podataka je izbor više od 100 tysyach blokova podataka u jednoj sekundi. Zatim, ti podaci služe za analizu, što se događa pomoću mehanizma s više razine.

Sljedeća razina sustava, s druge strane, dobiti informacije od svih toka detektora. detektor softver radi u mreži. Tu će koristiti veliki broj računala za obradu naknadne blokova podataka, prosječno vrijeme između blokova - 10 mikrosekundi. Programi će morati stvoriti oznaku čestica, što odgovara izvornom mjestu. Rezultat je niz podataka formira se sastoji od gibanja, energije i drugog puta koji je nastao tijekom jednog događaja.

akcelerator dijelovi

Sve gasa se može podijeliti u 5 glavnih dijelova:

1) elektron-pozitron akcelerator Farm. Dio je oko 7 tysyach magneti s supravodljivih svojstava. S njima se javlja kroz prstenasti smjeru tunela snopa. I također se fokusirati zrake na jednom toka čija širina se smanjuje na širinu jednog kose.

2) Compact solenoida muon. Ovaj detektor je namijenjen za opću namjenu. U takvom detektor u potrazi za novim pojavama i, na primjer, tražiti Higgs čestice.

Video: Kako Large Hadron Collider

3) detektor LHCb. Značaj ovog uređaja je u potrazi za kvarkova i čestica ih suprotstavljena - antiquarks.

4) Prstenasti instalacije Atlas. Ovaj detektor je dizajniran za fiksiranje muons.

5) Alice. Ovaj detektor snima sudaraju olovnih iona i protona-proton sudara.

Poteškoće pokretanja LHC

Unatoč činjenici da je prisutnost visokih tehnologija eliminira mogućnost pogrešaka u praksi je sve drugačije. Tijekom odlaganja, kao i vrijeme kvara sklopa papučice. Moram reći da je ova neočekivana situacija nije bila. Uređaj sadrži mnoge nijanse i zahtijeva takvu preciznost da su znanstvenici očekuju slične rezultate. Na primjer, jedan od problema koji suočavaju znanstvenici tijekom lansiranja - odbijanje od magneta, koji je bio usredotočen zrake protona neposredno prije sudara. Ova ozbiljna nesreća je uzrokovano uništenje gori zbog gubitka supravodljivim magnetom.

Ovaj problem je nastao 2007. godine. Zbog toga, pokretanje Collider odgođeno nekoliko puta, au lipnju lansiranje dogodio, skoro godinu dana Farm još počela.

Posljednje lansiranje sudarač bio uspješan, okuplja mnoge terabajta podataka.

Hadronski sudarač, od kojih je lansiranje održan 5. travnja 2015. uspješno posluje. Tijekom mjeseca zrake će juriti oko prstena, postupno povećanje snage. Ciljevi za studije kao takvi, ne. Sudar energije zrake će se povećati. Vrijednost lifta od 7 do 13 TEV TeV. Ovo povećanje će omogućiti da vidi nove mogućnosti u sudaru čestica.

U 2013. i 2014. godini. bili ozbiljni tehnički pregledi tunela, akceleratori, detektora i druge opreme. Rezultat je bio 18 bipolarni magneti supravodljivih funkciju. Treba napomenuti da je ukupan broj njih je 1232 komada. Međutim, ostali magneti nisu prošli nezapaženo. Inače mi zamijeniti sustav zaštite od hlađenja, staviti poboljšana. Također poboljšan sustav hlađenja magneta. To im omogućuje da ostanu na niskim temperaturama, s maksimalnom snagom.

Ako sve ide dobro, sljedeći lansiranje gasa održat će se tek nakon tri godine. Kroz ovo razdoblje su na rasporedu planirani rad na poboljšanju, tehnički pregled Collider.

Treba napomenuti da je popravak košta peni, bez obzirom na cijenu. Hadronski sudarač, od 2010. godine ima vrijednost jednaku 7,5 milijardi. Eura. Ova brojka prikazuje cijeli projekt na prvo mjesto na popisu najskupljih projekata u povijesti znanosti.

Najnovije vijesti

Hadronski sudarač, od kojih je lansiranje dogodio nakon pauze, bila je uspješna. Zanimljivi podaci su prikupljeni. Na primjer, dokaz je predstavljen kako moderne ideje ispravne čestica. To je moguće zahvaljujući pravilan rad CMS i LHCb detektora. To detektori propadanja BS uhvatio dva mezonsko, što je izravni dokaz vjernost moderne teorije.

To je vrijedno postavlja pitanje, kako je dokaz ove teorije. Jedan od načina - to je snimanje novih čestica. To jest, ako je sudar će biti novi elementarne čestice, što znači da je moderna teorija treba pregledati.

Znanstvenici usmjerena pozornost na čestici, jer to može pokazati, ili barem otvoriti vrata u smjeru supersimetrija. To je dobar početak za daljnja proučavanja i rada u Centru za znanstvena istraživanja u Ženevi.

Što je sljedeće?

Nakon će se dogoditi sljedeći modernizaciju sudarač bit će zaduženo za daljnje proučavanje čestica. Konkretno, to će biti potrebno kako bi naučili više o Higgs bozon. Unatoč činjenici da je za to otkriće dobio Nobelovu nagradu, nisu svi od njegovih svojstava u potpunosti razumjeti i dokazano. Dakle, znanstvenici su dugo i teško raditi na proučavanju ovom čudesnom čestica.

Osim toga, morate nastaviti raditi dokazati ili opovrgnuti teoriju supersimetrija. Iako se čini pomalo fantastično, ali ima pravo na postojanje. Nemojte misliti da sva pažnja se daje samo u prvom izdanju od značaja za svaki projekt ima svoj tim znanstvenika koji rade u ovom području.

Naravno, to nije sve zadatke koje treba riješiti znanstvenicima. Sa svakim novim terabajt podataka dobio popis pitanja stalno nadopunjuje, a njihovi odgovori mogu se pogledati tijekom godina.