Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider de ce? Unde este?

Istoria acceleratorului, pe care îl știm astăzi ca Large Hadron Collider începe mai mult din 2007. Inițial a început cu cronologia acceleratorul Ciclotronului. Aparatul a fost un dispozitiv mic care se potrivește cu ușurință pe masă. Apoi, povestea acceleratoare a dezvoltat în mod constant. A apărut Synchrotron și sincrotron.

În istoria, probabil, cel mai distractiv a fost perioada cuprinsă între 1956 până în 1957 ani. La acea vreme, știința sovietică, în special fizica, nu rămâne în urmă frați străini. Folosind ani de experiență acumulat, fizicianul sovietic numit Vladimir Veksler a făcut un progres în știință. Ele sunt a fost creat cel mai puternic sincrotron la momentul respectiv. Capacitatea sa de lucru a fost de 10 GeV (10 miliarde de electroni volți). După această descoperire a creat deja exemple serioase de acceleratori: Mare ciocnește electroni și pozitroni, un accelerator elvețian, Germania, Statele Unite ale Americii. Toate au un singur scop comun - studiul particulelor fundamentale de cuarci.

Large Hadron Collider a fost creat în primul rând datorită eforturilor depuse de fizicianul italian. Și numele lui a fost Carlo Rubbia, laureat al premiului Nobel. Pe parcursul activității sale Rubbia a lucrat ca director de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară. Sa decis să construiască și rula LHC-ul este centru de cercetare la fața locului.

Unde Hadron Collider?

Collider plasate la granița dintre Elveția și Franța. Lungimea circumferinței sale este de 27 de kilometri, și așa este numit mare. inel de accelerație merge înapoi 50 la 175 de metri. Magnetul 1232 este setat Collider. Ele sunt supraconductoare, ceea ce înseamnă că se poate dezvolta un câmp maxim pentru accelerare, deoarece costurile energetice ale acestor magneți sunt practic absente. Greutatea totală a fiecărui magnet este de 3,5 tone, la o lungime de 14,3 metri.

Ca orice obiect fizic, Large Hadron Collider generează căldură. Prin urmare, este necesar să se răcească în mod constant. În acest scop, temperatura este menținută la 1,7 K folosind 12 milioane de litri de azot lichid. In plus, lichid heliu (700000 litri) este utilizat pentru răcire, și cel mai important - este utilizat presiunea, care este de zece ori mai mică decât presiunea atmosferică normală.

Temperatura 1.7 K centigrade este -271 de grade. O astfel de temperatură este aproape de aproape de zero absolut. zero absolut se numește limita minimă posibilă, care poate avea un corp fizic.

Partea interioară a tunelului nu este mai puțin interesant. Există niobiu-titan cablu superconductor cu posibilități. Lungimea lor este de 7600 kilometri. Greutatea totală este de 1.200 de tone de cabluri. Interiorul cablului - un plex de fire 6300 cu o distanță totală de 1,5 miliarde de kilometri. Această lungime este egală cu 10 unitati astronomice. De exemplu, distanța de la pământ la soare este de 10 astfel de unități.

Dacă vorbim despre locația sa geografică, se poate spune că inelele acceleratoarelor se află între orașele Saint-Genis și Forno Voltaire situat în partea franceză, precum Marin și Vessurat - cu partea elvețiană. inel mic, numit PS, se extinde de-a lungul marginii diametrului.

Rațiunea de a fi

Pentru a răspunde la întrebarea „Ce este LHC-ul“, trebuie să apeleze la oamenii de știință. Mulți oameni de știință spun că este o mare invenție pentru întreaga perioadă de existență a științei, și că știința fără ea, care este cunoscut pentru noi astăzi, pur și simplu nu are nici un sens. Existența și lansarea Large Hadron Collider sunt interesante prin aceea că coliziunea particulelor în LHC-ul este o explozie. Toate particulele fine se împrăștie în direcții diferite. Pentru a forma noi particule, care ar putea explica existența și semnificația multora.

Primul lucru pe care oamenii de știință au încercat să găsească aceste particule sa prăbușit - teoretic , este prezis de fizicianul Peter Higgs a particulelor elementare numit „bosonul Higgs“. Această particulă uimitoare este un purtător de informații, sunt luate în considerare. Cu toate acestea, este numit un „Particula lui Dumnezeu“. Deschiderea ar muta oamenii de știință să înțeleagă universul. Trebuie remarcat faptul că, în 2012, 04 iulie, Hadron Collider (ea începe parțial reușit) să contribuie la găsirea unei particule asemănătoare. Pana in prezent, oamenii de știință încearcă să-l studieze în detaliu.

Cât timp va ...

Desigur, întrebarea apare imediat, de ce sunt oamenii de știință atât de mult timp pentru a studia aceste particule. Dacă aveți un dispozitiv, îl puteți rula, și de fiecare dată pentru a trage mai multe date. Faptul că activitatea LHC-ului - este o placere scumpa. O lansare costă o sumă mare. De exemplu, consumul anual de energie este egal cu 800 de milioane. KW / h. Această cantitate de energie consumată oraș cu o populație de aproximativ 100 de mii. Omul, la standardele de mediu. Aceasta nu include costurile de întreținere. Un alt motiv - este faptul că explozia LHC, care are loc atunci când opunând protonii legați pentru a produce un volum mare de date: o informație care poate fi citit de calculator, astfel încât procesarea ia o mulțime de timp. Chiar și în ciuda faptului că puterea de calculatoare care primesc informația, chiar mare după standardele de azi.

Un alt motiv - nu este mai puțin celebru materie întunecată. Oamenii de știință care lucrează cu accelerator de particule în această direcție, a asigurat că domeniul vizibil al universului este de doar 4%. Se presupune că restul - este materia întunecată și energia întunecată. Experimental încearcă să demonstreze că această teorie este corectă.

Hadron Collider: pentru sau împotriva

Pune transmite teoria materiei întunecate pusă sub semnul întrebării siguranța existenței LHC-ului. Problema a apărut: „Hadron Collider: pentru sau contra?“ El a fost îngrijorat mulți oameni de știință. Toate marile minți ale lumii sunt împărțite în două categorii. „Oponenții“ au prezentat o teorie interesantă că, dacă există o astfel de chestiune, atunci trebuie să fie cel al particulelor sale opuse. Și coliziunea particulelor în acceleratorul apare o parte mai întunecată. A existat riscul ca partea întunecată și partea pe care o vedem fața. Apoi, aceasta ar putea duce la moartea universului. Cu toate acestea, după prima LHC-ul de pornire această teorie a fost parțial rupt.

Următorul în importanță vine o explozie a universului, sau mai degrabă - nașterea. Se crede că coliziunea poate observa modul în care universul sa comportat în primele secunde de existență. Modul în care ea sa uitat după originea Big Bang-ului. Se crede că procesul de coliziune a particulelor este foarte asemănătoare cu cea care a fost la începutul nașterii universului.

cel puțin o altă idee fabuloasă pe care oamenii de știință verificate la - este modele exotice. Pare incredibil, dar există o teorie care sugerează că există alte dimensiuni și universuri ca noi oamenii. Și destul de ciudat, pedala de accelerație și sunt în măsură să ajute.

Pur și simplu pune, scopul existenței acceleratorului este de a înțelege ceea ce universul este, cum a fost creat, pentru a dovedi sau infirma orice teorie existentă a particulelor și a fenomenelor conexe. Desigur, ar dura ani de zile, dar cu fiecare pornire, noi descoperiri, care a rasturnat lumea științei.

Date despre acceleratorul

Toată lumea știe că acceleratorul de particule accelerează până la 99% , viteza luminii, dar nu mulți oameni știu că procentul este egal cu 99.9999991% din viteza luminii. Această cifră uimitoare are sens din cauza design perfect și magneți puternici accelerează. De asemenea, ar trebui să Remarcăm unele dintre faptele mai puțin cunoscute.

Numerele produse în coliziune a particulelor în timpul accelerării

Numărul de protoni într-un buchet	la 100 miliarde. (1011)
numărul de legături	la 2808
Numărul de trecere de protoni grinzi în zona detector	până la 31 milioane. următoare zone 4
Numărul de coliziuni de particule la intersecția	la 20
Volum pe date de coliziune	aproximativ 1,5 MB
Cantitățile de particule Higgs	1 bit la fiecare 2,5 secunde (la intensitatea maximă a fasciculului și în conformitate cu anumite ipoteze cu privire la proprietățile particulelor Higgs)

Aproximativ 100 de milioane. Fluxuri de date care provin de la fiecare dintre cele două detectoare principale poate într-o chestiune de secunde pentru a finaliza mai mult de 100.000 de CD-uri. În doar o lună, numărul de discuri au ajuns la o astfel de înălțime încât atunci când acestea stabilesc în stivă, ar fi de ajuns pe Lună. Prin urmare, sa decis să nu se colecteze toate datele care provin de la detectori, ci numai cei care au permisiunea de a utiliza sistemul de colectare a datelor, care de fapt acționează ca un filtru pentru datele. Sa decis să se înregistreze doar 100 de evenimente care au avut loc la momentul exploziei. Înregistrate aceste evenimente vor fi la arhiva centrului de date al sistemului LHC, care este situat la Laboratorul European pentru Fizica Particulelor, care este, de asemenea, locul poziției de accelerație. Vor fi înregistrate evenimentele care au fost înregistrate, iar cei care reprezintă comunitatea științifică cel mai mare interes.

posttratare

După înregistrarea de o sută de kilobytes de date care urmează să fie prelucrate. În acest scop, mai mult de două milioane de calculatoare localizate în CERN. Scopul acestor calculatoare este prelucrarea datelor brute și formarea bazei lor, care va fi util pentru o analiză ulterioară. În continuare fluxul de date generate vor fi direcționate către o rețea de calculatoare GRID. Această rețea online conectează mii de calculatoare, care sunt situate în diferite instituții din întreaga lume, se leagă mai mult de o sută de centre majore, care sunt situate pe trei continente. Toate aceste puncte sunt conectate cu CERN, folosind fibre optice - pentru rata maximă de date.

Vorbind de fapte, este necesar să se menționeze, de asemenea, despre structura indicatorilor fizici. Tunelul accelerator este o abatere de 1,4% față de planul orizontal. Acest lucru a fost făcut în primul rând pentru a pune cea mai mare parte a tunelului de accelerație în roca monolit. Astfel, adâncimea de plasare pe laturile opuse sunt diferite. Dacă presupunem din lac, care este situat în apropiere de Geneva, adâncimea este de 50 de metri. Partea opusă are o adâncime de 175 de metri.

Interesant este faptul că fazele Lunii afectează accelerație. S-ar putea parea ca un obiect îndepărtat poate acționa la o distanță. Dar este de remarcat că, în timpul unei lună plină, atunci când există un val de pământ în zona de la Geneva, în creștere cu până la 25 de centimetri. Aceasta afectează lungimea acceleratorul. Lungimea astfel incrementată cu 1 milimetru, iar energia fasciculului este modificată cu 0,02%. Având în vedere că energia fasciculului de control trebuie să aibă loc până la 0,002%, cercetătorii trebuie să țină cont de acest fenomen.

De asemenea, interesant este faptul că tunelul Collider are forma unui octogon, mai degrabă decât un cerc, așa cum mulți sunt. Unghiurile formate din secțiuni scurte. Acestea sunt aranjate detectoarele fixe și sistemul care gestionează fasciculul de particule accelerate.

structură

Hadron Collider, a cărui lansare este asociat cu multe dintre detalii și entuziasmul de oameni de știință - un dispozitiv uimitor. Toate accelerator este format din două inele. Inel de mic numit sincrotron de protoni sau, pentru a folosi abrevieri - PS. Inel mare - Super Proton Synchrotron, sau SPS. Împreună, cele două inele permit porțiunea de dispersie la 99,9% din viteza luminii. Astfel Collider crește și energia protonilor, crescând energia lor totală de 16 ori. Permite de asemenea particulele se ciocnesc unele cu altele de aproximativ 30 Mill. Timpul / s. timp de 10 ore. 4 detectori majore se obține cel mult 100 terabytes de date digitale pe secundă. Primirea de date din cauza unor factori individuali. De exemplu, ei pot detecta particule elementare, care au o sarcină electrică negativă, și au o jumătate de rotire. Deoarece aceste particule sunt instabile, atunci directe detectarea lor imposibilă este posibilă detectarea doar energia pentru a fi emise la un anumit unghi față de axa fasciculului. Această etapă se numește un prim nivel de declanșare. Acest pas este urmat de mai mult de 100 de carduri de date speciale, care sunt integrate în punerea în aplicare logica. Această parte este caracterizată prin aceea că, în timpul primirii datelor este o selecție de blocuri de date mai mult de 100 tysyach într-o secundă. Apoi, aceste date sunt utilizate pentru analiza, care are loc cu ajutorul unui mecanism de nivel superior.

Next Level Systems, în schimb, să primească informații de la toate fluxul de detector. Detector de Software-ul funcționează în rețea. Acolo se va utiliza un număr mare de calculatoare pentru a procesa blocuri de date ulterioare, timpul mediu între blocurile de - 10 microsecunde. Programele vor trebui să creeze o marcă de particule, corespunzătoare punctului inițial. Rezultatul este un set de date format constând din impuls, energie, și altă cale, care a apărut pe parcursul unui eveniment.

părți accelerator

Toate accelerator poate fi împărțit în 5 părți principale:

1) acceleratorul acceleratorul electron-pozitron. Partea este de aproximativ 7 magneți tysyach cu proprietăți supraconductoare. Cu ei se produce prin direcția circulară a tunelului fasciculului. Și, de asemenea, ei se concentrează un fascicul într-un singur flux a cărui lățime scade la lățimea unui singur fir de păr.

2) solenoid muoni Compact. Acest detector este proiectat pentru uz general. Într-un astfel de detector caută noi fenomene și, de exemplu, caută particula Higgs.

3) Detector LHCb. Semnificația acestui dispozitiv este de a căuta cuarci și particulele opuse le - Anticuarcii.

4) toroidal ATLAS instalare. Acest detector este proiectat pentru fixarea muonilor.

5) Alice. Acest detector captează coliziunea ionilor de plumb, și ciocnirile proton-proton.

Dificultățile de pornirea LHC-ului

În ciuda faptului că prezența înaltă tehnologie elimină posibilitatea erorilor în practică, totul este diferit. În timpul unei întârzieri, precum și timpul de eșec al ansamblului de accelerație. Trebuie să spun că această situație neașteptată nu a fost. Dispozitivul conține multe nuanțe și necesită o asemenea precizie încât oamenii de știință se așteaptă la rezultate similare. De exemplu, una dintre problemele cu care se confruntă oamenii de știință în timpul lansării - refuzul de magnet, care sa concentrat fascicule de protoni, imediat înainte de coliziune. Acest accident grav a fost cauzată de distrugerea monturii din cauza pierderii de magnet supraconductor.

Această problemă a apărut în 2007. Din cauza aceasta, lansarea acceleratorului amânat de mai multe ori, iar în luna iunie, lansarea a avut loc, de aproape un an Collider a început încă.

Ultima lansare a acceleratorului a fost de succes, ea adună multe terabytes de date.

Hadron Collider, a cărui lansare a avut loc în data de 05 aprilie 2015, funcționează cu succes. În timpul fasciculele luni vor urmări în jurul inelului, crescând treptat puterea. Obiectivele studiului ca atare, nr. fascicule de energie de coliziune vor fi majorate. Valoarea de ridicare de la 7 la 13 TeV TeV. Această creștere va permite să vedem noi oportunități în coliziune de particule.

În 2013 și 2014. au fost inspecții tehnice grave de tuneluri, acceleratoare, detectoare și alte echipamente. Rezultatul a fost de 18 magneți bipolare sunt superconductori funcția. Trebuie remarcat faptul că numărul total al acestora este de 1232 bucăți. Cu toate acestea, magneții rămași nu au trecut neobservate. În caz contrar, vom înlocui sistemul de protecție împotriva răcire, a pus îmbunătățit. De asemenea, îmbunătățit sistemul de răcire de magneți. Acest lucru le permite să rămână la temperaturi joase, cu o putere maximă.

Dacă totul merge bine, următoarea lansare a acceleratorului va avea loc numai după trei ani. Prin această perioadă sunt programate de lucru planificate pentru a îmbunătăți, examinarea tehnică a acceleratorului.

Trebuie remarcat faptul că reparația costă un ban, fără a ține seama costul. Hadron Collider, din 2010 are o valoare egală cu 7,5 mld. Euro. Această cifră afișează întregul proiect, în primul rând în lista proiectelor cele mai scumpe din istoria științei.

ştiri recente

Hadron Collider, a cărui lansare a avut loc după pauză, a avut succes. Date interesante au fost colectate. De exemplu, a fost prezentat dovezi că ideea modernă a particulelor corecte. Acest lucru este posibil datorită funcționării corespunzătoare a detectoarelor CMS si LHCb. Aceste BS detectoare de degradare prins de două Meson, ceea ce este o dovadă directă fidelitate teorii moderne.

Merită pune întrebarea, cum este dovada acestei teorii. O modalitate - aceasta este capturarea de noi particule. Aceasta este, în cazul în care o coliziune va fi noi particule elementare, ceea ce înseamnă că teoria modernă ar trebui să fie revizuită.

Oamenii de știință au concentrat atenția asupra particulei, deoarece aceasta poate demonstra, sau cel puțin deschide ușa în direcția supersimetriei. Acesta este un bun început pentru a studia în continuare și munca în Centrul de Cercetare Științifică din Geneva.

Ce urmează?

După ce urmează să se întâmple modernizarea acceleratorul va fi însărcinat cu studiul in continuare a particulelor. În special, va fi necesară pentru a afla mai multe despre bosonul Higgs. În ciuda faptului că pentru această descoperire a fost distins cu Premiul Nobel, nu toate proprietățile sale pe deplin înțelese și dovedite. Prin urmare, oamenii de știință au o muncă îndelungată și dificilă pe studiul acestei particule uimitoare.

În plus, trebuie să continue să lucreze pentru a dovedi sau infirma teoria supersimetriei. Deși pare un pic fantastic, dar are dreptul de a exista. Nu cred că toată atenția este acordată numai la prima problemă de importanță pentru fiecare proiect are propria echipa de oameni de știință care lucrează în acest domeniu.

Desigur, acest lucru nu este toate sarcinile care trebuie adresate oamenilor de știință. Cu fiecare nou terabyte de informații au primit o listă de întrebări completate continuu, iar răspunsurile lor pot fi privit în sus de-a lungul anilor.