Hadron Collider: Start. Veliki hadronski sudarač zašto? Gdje je?

Istorija akceleratora, koji danas znamo kao Veliki hadronski sudarač počinje još od 2007. godine. U početku je počelo sa hronologiju akcelerator ciklotron. Uređaj je bio mali uređaj koji se lako uklapa na stolu. Onda priča o akceleratora razvio stalno. Činilo se sinhrotron i sinhrotron.

U istoriji možda najzabavniji je bio period 1956-1957 godina. U to vrijeme, sovjetski nauka, posebno fizike, zar ne zaostaju stranih braće. Koristeći akumulirani godina iskustva, sovjetski fizičar po imenu Vladimir Veksler napravio proboj u nauci. Oni su je stvorili najmoćniji sinhrotron u to vrijeme. Njegova radne sposobnosti bila je 10 GeV (10 milijardi elektron volti). Nakon ovog otkrića je već stvorio ozbiljan primjera akceleratora: Veliki Electron-pozitrona Collider, akcelerator Švicarske, Njemačke, SAD-a. Svi oni imaju jedan zajednički cilj - proučavanje temeljnih čestica kvarkova.

Veliki hadronski sudarač je nastao u prvom redu zahvaljujući naporima talijanskog fizičara. A njegovo ime je bio Carlo Rubbia, dobitnik Nobelove nagrade. Tokom svoje aktivnosti Rubbia radio kao direktor Evropske organizacije za nuklearna istraživanja. Odlučeno je da se izgradi i pokrenite LHC je na licu mjesta, istraživački centar.

Gdje Hadron Collider?

Collider nalazi na granici između Švicarske i Francuske. Dužina njegovog struka je 27 kilometara, a tako se zove velika. akcelerator prsten seže 50-175 metara. Magnet 1232 je postavljena Collider. Oni su superprovodljivi, što znači da se može razviti maksimalnu polje za ubrzanje, budući da troškovi energije takvih magneta su praktično odsutni. Ukupna težina svakog magnet 3,5 tona na dužini od 14,3 metara.

Kao i svaka fizički objekat, Veliki hadronski sudarač stvara toplotu. Zbog toga je potrebno da se stalno kul. Za tu svrhu, temperatura se održava na 1.7 K koristi 12 miliona litara tečnog azota. Osim toga, tečni helijum (700.000 litara) se koristi za hlađenje, i što je najvažnije - pritisak se koristi, što je deset puta manji od normalnog atmosferskog pritiska.

Temperatura 1.7 K Celzijusa je -271 stupnjeva. Takva temperatura je gotovo blizu apsolutne nule. Apsolutna nula se zove najmanju moguću granicu, što može imati fizičko tijelo.

Unutarnji dio tunela nije manje zanimljiv. Postoje niobij-titana superprovodni kabl sa mogućnostima. Njihova dužina je 7600 kilometara. Ukupne mase je 1.200 tona kablova. Unutrašnjost kabla - je pleksus žica 6300 sa ukupno udaljenosti od 1,5 milijardi kilometara. Ova dužina je jednaka do 10 astronomskih jedinica. Na primjer, udaljenost od Zemlje do Sunca je 10 takvih jedinica.

Ako govorimo o svog geografskog položaja, može se reći da je sudarač prstena leži između gradova Saint-Genis i Forno Voltaire nalazi se na francuskoj strani, kao i Marin i Vessurat - sa švicarskim strane. Mali prsten, pod nazivom PS, proteže duž granice prečnika.

Raison d'être

Da bi odgovorili na pitanje: "Šta je LHC", morate da se okrenu naučnici. Mnogi naučnici kažu da je veliki izum za cijeli period postojanja nauke, i da je nauka bez njega, koji je poznato da nas danas, samo nema smisla. Postojanje i pokretanje Veliki hadronski sudarač su interesantni u tom sudaru čestica u LHC je do eksplozije. Sve fine čestice raspršiti u različitim pravcima. Za formiranje nove čestice, što može objasniti postojanje i značenje od mnogih.

Prva stvar koju naučnici su pokušali naći ove čestice srušio - to je teoretski predviđaju fizičar Peter Higgs elementarnih čestica pod nazivom "Higgs bozon". Ovaj zapanjujući čestica je nosilac informacija, smatraju. Ipak, to se zove "čestica Bog". Otvaranje bi potez naučnike da shvate svemir. Treba napomenuti da je u 2012. godini, 4. juli, hadronski sudarač (početak je djelomično uspjeli) da pomogne u pronalaženju sličan čestica. Do danas, naučnici pokušavaju da studiraju u detalje.

Koliko će ...

Naravno, odmah se postavlja pitanje, zašto su naučnici toliko vremena da prouče ove čestice. Ako imate uređaj, možete ga pokrenuti, a svaki put da puca sve više i više podataka. Činjenica da je rad LHC - to je skupo zadovoljstvo. Jedan pokretanje košta veliku sumu. Na primjer, godišnja potrošnja energije je jednaka 800 miliona. KW / h. Ova količina potrošene energije u grad sa populacijom od oko 100 hiljada. Čovječe, u prosjeku standardima. Ovo ne uključuje troškove održavanja. Još jedan razlog - je da je LHC eksplozije koja se javlja kada pitting protona vezan za proizvodnju velikih količina podataka: kompjuterski čitljivi informacija a tako da je za obradu potrebno je mnogo vremena. Čak i bez obzira na činjenicu da je moć kompjutera koji prima informacije, čak i velike po današnjim standardima.

Još jedan razlog - to je ništa manje poznati tamne materije. Naučnici koji rade sa Collider u tom pravcu, uvjereni da vidljivi opseg svemira je samo 4%. Pretpostavlja se da je ostatak - to je tamna materija i tamna energija. Eksperimentalno pokušava dokazati da je ova teorija je ispravna.

Hadron Collider: za ili protiv

Iznio teoriju tamne materije dovodi u pitanje sigurnost postojanja LHC. Postavlja se pitanje: "hadronski sudarač: za ili protiv?" Bio je zabrinut mnogi naučnici. Svi veliki umovi svijeta su podijeljeni u dvije kategorije. "Protivnici su" iznijela je zanimljivu teoriju da ako takva stvar postoji, onda to mora biti njegova suprotnost čestica. I sudara čestica u akceleratoru pojavi tamniji deo. Postojala je opasnost da mraku dio i dio koji vidimo lice. Onda bi to moglo dovesti do smrti svemira. Međutim, nakon prvog pokretanja LHC je ova teorija je djelomično slomljena.

Sljedeći po važnosti dolazi do eksplozije u svemiru, odnosno - rođenje. Smatra se da se sudar se može uočiti kako se svemir ponašao u prvoj sekundi postojanja. Način na koji je brinuo o porijeklu Velikog praska. Smatra se da je proces sudara čestica je vrlo slična onoj koja je bila na početku rođenja svemira.

Još najmanje prekrasnih ideja koja naučnici pregledava - to je egzotični modeli. Izgleda neverovatno, ali postoji teorija koja ukazuje na to da postoje i druge dimenzije i univerzuma kao i mi ljudi. I začudo, papučicu gasa i da su u mogućnosti pomoći.

Jednostavno rečeno, svrha postojanja akceleratora je da shvate šta je svemir, kako je nastala, dokazati ili opovrgnuti sve postojeće teorije čestica i srodnih pojava. Naravno, bilo bi trajati godinama, ali sa svakim početak, nova otkrića da ukinuo sveta nauke.

Činjenice o akcelerator

Svi znaju da je akcelerator ubrzava čestice do 99% brzine svjetlosti, ali ne puno ljudi zna da je postotak iznosi 99,9999991% od brzine svjetlosti. Ova neverovatna brojka ima smisla jer je savršen dizajn i snažne magnete ubrzati. Treba spomenuti i neke manje poznate činjenice.

Brojeva koji su dobiveni u sudaru čestica prilikom ubrzavanja

Broj protona u gomilu	do 100 mlrd. (1011)
broj grozdova	do 2,808
Broj prolaze snopovi protona u zoni detektor	do 31 miliona eura. Druga zona 4
Broj sudara čestica na raskrsnici	do 20
Volumen po podacima sudara	oko 1.5 MB
Količine čestice Higgs	1 bit svakih 2,5 sekundi (pri punom intenzitetu snopa iu skladu sa određene pretpostavke o osobinama čestice Higgs)

Oko 100 miliona. Prenosi podataka koji dolaze iz svakog od dva glavna detektora mogu u roku od nekoliko sekundi da završi više od 100.000 CD-a. U samo mjesec dana broj diskova su dostigli takav visine da kada su legao u stog, to bi bilo dovoljno da se mesec. Zbog toga je odlučeno da se ne prikupiti sve podatke koji dolaze iz detektora, ali samo oni kojima je dozvoljeno koristiti sistem prikupljanja podataka, što je u stvari djeluje kao filter za podatke. Odlučeno je da se snimi samo 100 događaja koji su nastali u vrijeme eksplozije. Snimljeni ovi događaji će biti za arhiviranje data centru LHC sistema, koji se nalazi na Evropskom Laboratorija za fiziku čestica, koji je ujedno i mjesto akcelerator poziciju. Će biti snimljeni na događaje koji su snimljeni, a oni koji predstavljaju naučnu zajednicu najveći interes.

naknadnu obradu

Nakon snimanja stotina kilobajta podataka koji se obrađuju. Za tu svrhu, više od dva miliona kompjutera nalazi u CERN-u. Svrha ovih računala je obrada sirovih podataka i formiranje njihove baze, koji će biti korisni za daljnju analizu. Dalje generira tok podataka će biti usmjerene na računarsku mrežu GRID. Ove online mreža povezuje hiljade kompjutera koji se nalaze u različitim institucijama širom svijeta, vezuje više od stotinu velikih centara, koji se nalaze na tri kontinenta. Svi takvi poeni su povezani sa CERN-om pomoću optičkih vlakana - za maksimalnu brzinu prijenosa podataka.

Govoreći o činjenicama, potrebno je spomenuti io strukturi fizičkih pokazatelja. Tunel akcelerator je odstupanje od 1,4% u odnosu na horizontalnu ravan. To je učinjeno u prvom redu da stavi većinu tunela akceleratora u monolitna stijena. Tako je dubina plasman na suprotnim stranama su različiti. Ako pretpostavimo od jezera, koji se nalazi u blizini Ženeve, dubina je 50 metara. Suprotna dio ima na dubini od 175 metara.

Zanimljivo je da je lunarni faze utiču na papučicu gasa. To možda izgleda kao daleka objekt može djelovati na daljinu. Ali, to je napomenuti da vrijeme punog mjeseca, kada je nalet zemljišta na području Ženevi, porasla za čak 25 centimetara. To utiče na dužinu sudarač. Dužina time uvećava za 1 milimetar, a energija zraka se mijenja od 0,02%. Budući da je energija kontrolu snopa mora biti održan do 0.002%, istraživači moraju uzeti u obzir ovaj fenomen.

Interesantno je da je tunel sudarač ima oblik oktagon nego krug, kao što su mnogi. Angles formirana kratkih sekcije. Oni su uređeni fiksne detektore i sistem koji upravlja ubrzanom čestica zraka.

struktura

Hadron Collider, od kojih je lansiranje je povezan sa mnogim detaljima i uzbuđenje naučnika - neverovatan uređaja. Svi akcelerator se sastoji od dva prstena. Mali prsten zove proton sinhrotron ili da koristite skraćenice - PS. Veliki prsten - Super Proton Synchrotron, ili SPS-a. Zajedno, ova dva prstena omogućiti disperznih dio do 99,9% brzine svjetlosti. Tako Collider povećava i energija protona, povećanja njihove ukupne energije od 16 puta. Takođe, omogućava čestice sudaraju jedni s drugima oko 30 mil. Vrijeme / s. za 10 sati. 4 glavna detektora se dobija najviše 100 terabajta digitalnih podataka u sekundi. Primanje podataka zbog individualnih faktora. Na primjer, oni mogu otkriti elementarnih čestica, koji imaju negativan električni naboj, a imaju pola spin. Od ove čestice su nestabilne, a zatim usmjeriti njihovo otkrivanje nemoguće je moguće otkriti samo svoju energiju da se emituje pod određenim kutom u odnosu na osu gredu. Ovaj korak se zove prvi nivo okidač. Ovaj korak je praćeno više od 100 posebnih kartica podataka, koji su integrisani u implementaciji logici. Ovaj dio se odlikuje u da je tokom prijema podataka je izbor više od 100 tysyach blokova podataka u jednoj sekundi. Zatim, ovi podaci se koriste za analizu, koja se javlja koristeći mehanizam višeg nivoa.

Next Level Systems, nasuprot tome, prima informacije iz svih protok detektora. detektor softver radi u mreži. Tamo će koristiti veliki broj računala za obradu naknadne blokova podataka, prosječno vrijeme između blokova - 10 mikrosekundi. Programi će morati stvoriti oznaku čestica, što odgovara originalnom tačke. Rezultat je skup podataka formira se sastoji od impulsa, energije i drugim putem koji su nastali za vrijeme jednog događaja.

akcelerator dijelova

Svi akcelerator može se podijeliti na 5 glavnih dijelova:

1) elektron-pozitron akcelerator Collider. Dio je oko 7 tysyach magneta sa superprovodljivi svojstva. Sa njima se javlja kroz prstenaste pravcu tunela zraka. I oni se fokusiraju na zrak u jednom tok čija širina se smanjuje na širinu jedne kose.

2) Kompaktni muon solenoid. Ovaj detektor je dizajniran za opće namjene. U takvom detektor su u potrazi za novim pojavama i, na primjer, potražite Higgs čestica.

3) detektor LHCb. Značaj ovog uređaja je za traženje kvarkova i čestice suprotne ih - antikvarkova.

4) toroidni instalacije ATLAS. Ovaj detektor je dizajniran za fiksiranje miona.

5) Alice. Ovaj detektor Snima se sudaraju olova iona, i proton-proton sudara.

Poteškoća sa LHC

Unatoč činjenici da je prisustvo visoke tehnologije eliminira mogućnost grešaka u praksi je sve drugačije. Tokom kašnjenje, kao i vrijeme kvara sklopa akceleratora. Moram reći da je ova neočekivana situacija nije bila. Uređaj sadrži mnoge nijanse i zahtijeva takvom preciznošću da su naučnici očekivati slične rezultate. Na primjer, jedan od problema koji se suočavaju naučnici tokom lansiranja - odbijanje magneta, koji je bio fokusiran grede protona neposredno prije sudara. Ova ozbiljna nesreća je uzrokovano uništenje gori zbog gubitka superprovodljivi magneta.

Ovaj problem je nastao 2007. godine. Zbog toga, pokretanje sudarač odgođeno nekoliko puta, au junu lansiranje dogodilo, skoro godinu dana Collider još počela.

Posljednje lansiranje sudarač bio uspješan, okuplja mnoge terabajta podataka.

Hadron Collider, od kojih je lansiranje održan 5. aprila 2015. godine, uspješno posluje. Tokom mjeseca grede će loviti po ringu, postepeno povećanje snage. Ciljevi za studiju kao takav, ne. energija sudara grede će se povećati. Vrijednost lifta 7-13 TeV TeV. Ovo povećanje će omogućiti da vide nove mogućnosti u sudaru čestica.

U 2013. i 2014. godini. bili ozbiljni tehnički pregledi tunela, akceleratora, detektori i druge opreme. Rezultat je bio 18 bipolarni magneti superprovodljivih funkciju. Treba napomenuti da je ukupan broj od njih je 1232 komada. Međutim, ostali magneta nisu prošli nezapaženo. U suprotnom ćemo zamijeniti sistem zaštite od hlađenja, put poboljšana. Poboljšan sistem za hlađenje magneta. To im omogućava da ostanu na niskim temperaturama, s maksimalnom snagom.

Ako sve prođe dobro, sljedeći lansiranje akcelerator će se održati tek nakon tri godine. Kroz ovaj period su zakazani planirani rad na poboljšanju, tehnički pregled sudarač.

Treba napomenuti da je popravak košta peni, bez razmatranja troškova. Hadron Collider, od 2010. godine ima vrijednost jednaka 7,5 milijardi. Eura. Ova brojka pokazuje čitav projekt na prvom mjestu na listi najskupljih projekata u istoriji nauke.

nedavne vijesti

Hadron Collider, od kojih je lansiranje dogodio nakon pauze, bila uspješna. prikupljeni su zanimljivih podataka. Na primjer, dokazi su izvedeni da je moderna ideja ispravnog čestica. Ovo je omogućeno zahvaljujući pravilan rad CMS-a i LHCb detektora. Ovi detektori propadanje BS uhvatila dva meson, što je Direktni dokaz vjernosti modernih teorija.

To je vrijedno postavljam pitanje, kako je dokaz ove teorije. Jedan od načina - to je snimanje novih čestica. To jest, ako će sudar biti novih elementarnih čestica, što znači da je moderna teorija treba preispitati.

Naučnici su se fokusirali pažnju na čestice, jer se može pokazati, ili barem otvoriti vrata u smjeru supersimetrijom. Ovo je dobar početak za dalje studiranje i rad u Centru za naučna istraživanja u Ženevi.

Što je sljedeće?

Nakon što će se dogoditi sljedeći modernizaciju sudarač će biti zadužen za dalje proučavanje čestica. Konkretno, to će biti potrebno da biste saznali više o Higgs bozon. Unatoč činjenici da je za ovo otkriće je dobio Nobelovu nagradu, a ne sve svoje imovine u potpunosti razumio i dokazana. Stoga, naučnici imaju dug i težak rad na studiji ovog neverovatnog čestica.

Osim toga, morate nastaviti raditi dokazati ili opovrgnuti teoriju supersimetrijom. Iako se čini pomalo fantastično, ali ima pravo da postoji. Nemojte misliti da je sva pažnja se daje samo na prvo pitanje od značaja za svaki projekt ima svoj tim naučnika koji rade u ovoj oblasti.

Naravno, to nije sve zadatke koje treba riješiti naučnicima. Sa svakom novom terabajta informacija dobio je listu pitanja stalno dopunjava, a njihovi odgovori mogu se pogledati tijekom godina.