Hadron Collider: Štart. Large Hadron Collider, prečo? Kde je?

História urýchľovače, ktoré dnes poznáme ako Large Hadron Collider začína viac od roku 2007. Spočiatku to začalo s chronológiu urýchľovača cyklotrónu. Prístroj bol malý prístroj, ktorý sa ľahko zmestí na stôl. Potom príbeh urýchľovačov vyvinula stabilne. Zdalo sa, synchrotróne a synchrotron.

V histórii snáď najzábavnejšie jednalo o obdobie od roku 1956 až 1957 rokov. V tej dobe sovietskej vedy, najmä fyziky, nezostala pozadu zahraničných bratov. Používanie nahromadené skúsenosti, sovietsky fyzik menoval Vladimir Veksler urobili prielom vo vede. Sú vznikla najsilnejší synchrotron v tej dobe. Jeho pracovná kapacita bola 10 GeV (10 miliárd elektrónvoltov). Potom, čo tento objav už vytvorilo vážne príklady urýchľovačov: Veľký elektrón-pozitrón Collider, urýchľovače švajčiarsky, Nemecko, Spojené štáty americké. Tí všetci majú jeden spoločný cieľ - štúdium základných častíc kvarkov.

Large Hadron Collider bol vytvorený v prvom rade vďaka úsiliu talianskeho fyzika. A jeho meno bolo Carlo Rubbia, laureát Nobelovej ceny. Počas svojho pôsobenia Rubbia pracoval ako riaditeľ v Európskej organizácie pre jadrový výskum. Bolo rozhodnuté o vybudovanie a spustenie LHC je na mieste výskumné centrum.

Kde Hadron Collider?

Collider umiestnil na hranici medzi Švajčiarskom a Francúzskom. Dĺžka jeho obvode je 27 kilometrov, a preto sa nazýva veľký. Urýchľovač prsteň siaha 50 až 175 metrov. Magnet 1232 je nastavený urýchľovači. Sú supravodivý, čo znamená, že jeden môže vyvinúť maximálnu pole pre akceleráciu, pretože náklady na energiu týchto magnetov sú prakticky nevyskytujú. Celková hmotnosť každého magnetu je 3,5 ton pri dĺžke 14,3 metra.

Rovnako ako každý fyzický objekt, Large Hadron Collider generuje teplo. Preto je nutné neustále v pohode. Za týmto účelom, teplota sa udržuje na 1,7 K za použitia 12 miliónov litrov kvapalného dusíka. Okrem toho kvapalina hélium (700,000 litrov) sa používa pre chladenie, a čo je najdôležitejšie - sa používa tlak, ktorý je desaťkrát nižšia, než je normálny atmosférický tlak.

Teplota 1,7 K Celzia je -271 stupňov. Takáto teplota je takmer v blízkosti absolútnej nule. Absolútna nula sa nazýva najnižšiu možnú hranicu, čo môže mať fyzické telo.

Vnútorná časť tunela nie je menej zaujímavé. Existuje nióbu-titánové supravodivý kábel s možnosťami. Ich dĺžka je 7600 kilometrov. Celková hmotnosť je 1200 ton káble. Vnútro kábla - plexus drôtov 6300 o celkovej vzdialenosti 1,5 miliardy kilometrov. Táto dĺžka je rovná 10 AU. Napríklad, vzdialenosť od Zeme k slnku je 10 takejto jednotky.

Ak budeme hovoriť o svojej geografickej polohe, je možné povedať, že urýchľovače prstence leží medzi mestami Saint-Genis a Forno Voltaire sa nachádza na francúzskej strane, rovnako ako Marin a Vessurat - so švajčiarskou stranou. Malý krúžok, nazvaný PS, sa rozprestiera pozdĺž hranice priemeru.

Zmyslom existencie

Na účely odpovede na otázku "Čo je to LHC", je potrebné sa obrátiť na vedca. Mnohí vedci hovoria, že to je skvelý vynález za celú dobu existencie vedy, a že veda bez nej, čo je dnes poznáme, jednoducho nedáva zmysel. Existencia a začatie Veľkého hadrónového urýchľovača sú zaujímavé v tom, že kolízie častíc v LHC je explózii. Všetky jemné častice rozptyľujú do rôznych smerov. K vytvoreniu novej častice, ktoré môžu vysvetliť existenciu a význam mnoho.

Prvá vec, ktorú vedci snažili nájsť tieto častice sa zrútil - je teoreticky predpovedal fyzik Peter Higgs časticu zvanú "Higgsov bozón". Tento úžasný častíc je nositeľom informácií, sú brané do úvahy. Zatiaľ to je nazývané "Boh častice". Otvorením by sa pohyboval vedcom pochopiť vesmír. Je potrebné poznamenať, že v roku 2012, 4. júla, Hadron Collider (spustite ho čiastočne úspešná), aby pomohli nájsť podobnú časticu. K dnešnému dňu, vedci sa snažia, aby ju podrobne preštudovať.

Ako dlho ...

Samozrejme, že vzniká otázka, prečo sú vedci tak dlho študovať tieto častice. Ak máte zariadenie, môžete ho spustiť, a zakaždým, keď sa strieľať viac a viac dát. Skutočnosť, že práca na LHC - to je drahé potešenie. Jeden štart stojí veľkú sumu. Napríklad ročná spotreba energie sa rovná 800 miliónov. KW / h. Toto množstvo energie spotrebovanej mesto s počtom obyvateľov okolo 100.000. Muž na priemerných štandardov. To nezahŕňa náklady na údržbu. Ďalším dôvodom - je, že LHC explózia, ktorá nastane, keď zdržaní protóny viazané na produkciu veľkého objemu dát: Pre informácie o počítači-čitateľný, takže spracovanie zaberie veľa času. A to aj napriek skutočnosti, že výkon počítačov, ktoré dostávajú informácie, a to aj veľký dnešnými štandardy.

Ďalším dôvodom, prečo - to je nemenej preslávené temnej hmoty. Vedci pracujúci s urýchľovačmi v tomto smere, uistil, že viditeľnej časti vesmíru je iba 4%. Predpokladá sa, že do konca - to je temná hmota a tmavá energia. Experimentálne sa snaží dokázať, že táto teória je správna.

Hadron Collider: pre alebo proti

Predložila teóriu temnej hmoty spochybnila bezpečnosť existencie LHC. Vyvstala otázka: "Hadron Collider: pre, alebo proti?" Obával sa mnoho vedcov. Všetky veľké mozgy sveta sú rozdelené do dvoch kategórií. "Odporcovia" navrhli zaujímavú teóriu, že ak existuje táto vec, potom to musí byť jej opak častíc. A kolízie častíc v urýchľovači objavia tmavšie časti. Existovalo riziko, že tmavé časti a súčasti, ktoré vidíme tvár. Potom by to mohlo viesť k smrti vesmíru. Avšak, po prvom spustení LHC táto teória bola čiastočne rozbitá.

Budúci v dôležitosti príde explózie vo vesmíre, alebo skôr - narodenie. Predpokladá sa, že kolízie je možné pozorovať, ako sa vesmír správal v prvých sekundách existencie. To, ako vyzerala po vzniku Veľkého tresku. Predpokladá sa, že tento proces kolízie častíc je veľmi podobná tej, ktorá bola na začiatku zrodu vesmíru.

Aspoň ďalší báječný nápad, ktorý kontroluje vedci - je to exotické modely. Zdá sa byť neuveriteľné, ale tam je teória, ktorá naznačuje, že existujú aj iné rozmery a vesmíry ako my ľudia. A napodiv, urýchľovač a sú schopní pomôcť.

Jednoducho povedané, zmyslom existencie urýchľovača je pochopiť, čo je vesmír, ako to bolo vytvorené, aby potvrdiť či vyvrátiť všetky existujúcich teóriu častíc a súvisiacich javov. Samozrejme, že to bude trvať roky, ale s každým štartom, nové objavy, ktoré prevrátil svet vedy.

Fakty o urýchľovači

Každý vie, že urýchľovač urýchľuje častice až 99% rýchlosti svetla, ale nie veľa ľudí vie, že percentuálny podiel sa rovná 99.9999991% z rýchlosti svetla. Táto úžasná postava dáva zmysel, pretože z dokonalého vzhľadu a silné magnety zrýchľovať. Mali by sme tiež vziať na vedomie niektoré z menej známych faktov.

Čísla vyrobené v kolízii častíc pri zrýchľovaní

Počet protónov v partia	100 mld. (1011)
počet zväzkov	na 2,808
Počet prechádzajúcej protón nosníky v detekčným pásme	až 31 miliónov korún. druhá zóna 4
Počet kolízií častíc na križovatke	20
Objem kolízie dát	asi 1,5MB
Množstvo častíc Higgs	1 bit každých 2,5 sekundy (s plnou intenzitou lúča a podľa určitých predpokladov o vlastnostiach častíc Higgs)

Približne 100 miliónov. Prúdy údajov, ktoré prichádzajú z každého z dvoch hlavných detektorov môže počas niekoľkých sekúnd na dokončenie viac ako 100.000 CD. Za jeden mesiac sa počet diskov dosiahli takú výšku, že keď sa stanovuje v stohu, to by malo stačiť k Mesiacu. Bolo preto rozhodnuté, že nebudú vyberať všetky dáta, ktoré pochádzajú z detektorov, ale len tí, ktorí môžu používať systému zberu údajov, ktoré v skutočnosti pôsobia ako filter pre dáta. Bolo rozhodnuté, že záznam iba 100 udalosti, ktoré nastali v čase výbuchu. Nahrané tieto udalosti budú archivovať dátové centrum LHC systému, ktorý je umiestnený na európskej laboratória pre fyziku častíc, ktorý je zároveň miestom polohy akcelerátora. Budú zaznamenané udalosti, ktoré boli zaznamenané, a tými, ktorí reprezentujú vedeckou komunitou najväčší záujem.

dodatočnú úpravu

Po nahratí sto kilobajtov dát, ktoré majú byť spracované. Pre tento účel viac ako dva milióny počítačov sa nachádza v CERN. Účelom týchto počítačov je spracovanie surových dát a tvorbu ich základne, ktoré budú potrebné na ďalšie analýzy. Ďalej generovaný dátový tok bude smerovať do počítačovej siete GRID. Táto on-line sieť spája tisícky počítačov, ktoré sú umiestnené v rôznych inštitúciách po celom svete, sa viaže viac ako sto hlavných centier, ktoré sú umiestnené na troch kontinentoch. Všetky tieto body sú spojené s CERN pomocou optických vlákien - pre maximálnu rýchlosť prenosu dát.

Keď už hovoríme o faktoch, treba sa zmieniť aj o štruktúre fyzických ukazovateľov. Tunel urýchľovač je odchýlka 1,4% od vodorovnej roviny. Stalo sa tak v prvom rade dať väčšinu z tunela urýchľovača v monolitické skale. Tak je hĺbka umiestnenie na protiľahlých stranách sú rôzne. Ak budeme predpokladať z jazera, ktorý sa nachádza blízko Ženevy, hĺbka je 50 metrov. Náprotivnej časť má hĺbku 175 metrov.

Zaujímavosťou je, že mesačné fázy ovplyvňujú plynový pedál. Mohlo by sa zdať, že vzdialený objekt môže pôsobiť na diaľku. Ale je potrebné poznamenať, že počas splnu, kedy dochádza k nárastu pozemkov v lokalite Ženeva, stúpa až o 25 centimetrov. To má vplyv na dĺžku urýchľovača. Dĺžka čím sa zvýši o 1 mm, a energetický lúč sa zmení o 0,02%. Vzhľadom k tomu, energia ovládanie lúča musí byť držaný až do 0,002%, musí vedci brať do úvahy tento jav.

Zaujímavá je skutočnosť, že urýchľovač tunel má tvar skôr ako osemuholníka kruhu, pretože mnoho z nich. Uhly vytvorené z krátkych úsekov. Sú usporiadané pevné detektory a systém, ktorý riadi zrýchlená zväzku častíc.

štruktúra

Hadron Collider, začatie, ktoré je spojené s mnohými detailmi a vzrušenie z vedcov - úžasné zariadenie. All urýchľovač sa skladá z dvoch kruhov. Malý kruh nazýva protón synchrotron, alebo používať skratky - PS. Veľký kruh - Super Proton Synchrotron, alebo SPS. Spoločne tieto dva krúžky umožňujú disperzné časti, aby sa 99,9% rýchlosti svetla. Tak urýchľovač zvyšuje a energiu protónov, zvýšenie ich celkovej energie 16 krát. To tiež umožňuje, aby častice narážajú vzájomne približne 30 mil. Čas / s. po dobu 10 hodín. 4 hlavné detektory sa získa nanajvýš 100 terabytov digitálnych dát za sekundu. Prijíma dáta, záleží na individuálnych faktoroch. Napríklad, môžu detekovať elementárne častice, ktoré majú záporný elektrický náboj, a majú polovičnú spin. Vzhľadom k tomu, tieto častice sú nestabilné, a potom riadiť ich detekcie nemožné je možné detekovať iba ich energie, ktoré majú byť emitované pod určitým uhlom vzhľadom k osi lúča. Tento krok sa nazýva prvé spúšťacie úroveň. Tento krok nasleduje viac ako 100 špeciálnych dátových kariet, ktoré sú integrované do implementácie logiky. Táto časť sa vyznačuje tým, že pri príjme dát je výber dátových blokov, viac ako 100 tysyach za jednu sekundu. Potom sa tieto dáta sa používajú pre analýzu, ktorý sa vyskytuje pri použití mechanizmu vyššej úrovne.

Next Level Systems naopak získavať informácie zo všetkých tokov detektora. Detektor Software pracuje v sieti. Tam sa bude používať veľké množstvo počítačov spracovať následné dátové bloky je priemerná doba medzi blokmi - 10 mikrosekúnd. Programy budú musieť vytvoriť značku častíc, ktorá zodpovedá východiskovému bodu. Výsledkom je súbor dát vytvorený pozostávajúce z hybnosti, energie a ďalšiu cestu, ktorá vznikla v priebehu jednej udalosti.

akcelerátory diely

All urýchľovače môžu byť rozdelené do 5 hlavných častí:

1) elektrón-Positron urýchľovač urýchľovač. Súčasťou je asi 7 tysyach magnety s vlastnosťami supravodivé. S nimi sa vyskytuje cez kruhový smeru lúča tunela. A tiež sa zameriavajú lúč v jednom prúde, ktorého šírka klesá na šírku jedného vlasov.

2) Kompaktný mión elektromagnetu. Tento detektor je určený pre všeobecné použitie. V takom detektore hľadajú nové javy a napríklad hľadať častice Higgs.

3) Detektor LHCb. Význam tohto zariadenia je hľadať kvarkov a častíc je nepriateľských - antiquarks.

4) toroidné inštalácia ATLAS. Tento detektor je určený pre fixáciu mióny.

5) Alice. Tento detektor zachytí zrážke iónov olova a zrážkach protónov.

Ťažkosti spustenie LHC

Napriek skutočnosti, že prítomnosť špičkových technológií eliminuje možnosť chyby v praxi je všetko inak. Počas meškanie, rovnako ako v čase zlyhania zostavy akcelerátora. Musím povedať, že táto neočakávaná situácia nebola. Prístroj obsahuje mnoho nuáns a vyžaduje takou presnosťou, že vedci očakávajú podobné výsledky. Napríklad jeden z problémov, ktoré čelia vedci počas štartu - odmietnutie magnetu, ktorý sa zameral lúče protónov bezprostredne pred zrážkou. Táto vážna nehoda bola spôsobená zničením hore v dôsledku straty zo supravodivého magnetu.

Tento problém vznikol v roku 2007. Kvôli tomu, spustenie urýchľovača niekoľkokrát odložené, a v júni začatie prebehlo takmer rok Collider ešte nezačala.

Posledný spustenie urýchľovača bol úspešný, ktoré zhromažďuje veľa terabajtov dát.

Hadron Collider, začatie, ktoré sa konalo 5. apríla 2015, úspešne pôsobí. V priebehu mesiaca lúče budú naháňať po celom prstenci, postupne zvyšuje výkon. Ciele pre štúdium ako také, nie. Kolízia energetické lúče sa zvýši. Hodnota výťahu od 7 do 13 TeV TeV. Toto zvýšenie umožní vidieť nové príležitosti pri zrážke častíc.

V rokoch 2013 a 2014. vážne technické prehliadky tunelov, urýchľovačov, detektorov a ďalších zariadení. Výsledkom bolo 18 bipolárnej magnety sú supravodivé funkciu. Je potrebné poznamenať, že celkový počet z nich je 1232 kusov. Avšak, zostávajúce magnety ktoré ešte neprešli bez povšimnutia. Inak by sme nahradiť systém ochrany proti ochladenie, dal zlepšila. Tiež zlepšiť chladiaci systém magnetov. To im umožňuje zostať pri nízkych teplotách s maximálnym výkonom.

Ak všetko pôjde dobre, bude budúci spustenie urýchľovača uskutoční až po troch rokoch. Cez toto obdobie sú naplánované plánované práce na zlepšenie, pre technické skúmanie urýchľovača.

Je potrebné poznamenať, že náklady na opravy ani korunu, bez toho, aby s ohľadom na náklady. Hadron Collider, od roku 2010 má hodnotu rovnajúcu sa 7,5 mld. EUR. Toto číslo sa zobrazí celý projekt na prvom mieste v zozname najdrahších projektov v histórii vedy.

posledné správy

Hadron Collider, spustenie, ktorá sa konala po prestávke, bol úspešný. Zaujímavé údaje boli zhromaždené. Napríklad dôkaz bol predložený, že moderné myšlienky správnych častíc. To je umožnené vďaka správnemu fungovaniu CMS a LHCb detektorov. Tieto detektory rozpad BS zachytil dva Meson, čo je priamy dôkaz vernosti modernej teórie.

Stojí za to pýtať na otázku, ako je dôkazom tejto teórie. Jeden spôsob, ako - to je zachytenie nových častíc. To znamená, že v prípade kolízie bude nové elementárne častice, čo znamená, že moderné teórie by mala byť preskúmaná.

Vedci sa zamerali na časticu, pretože sa môže ukázať, alebo aspoň otvoriť dvere v smere supersymmetry. To je dobrý začiatok pre ďalšie štúdium a prácu v Centre pre vedecký výskum v Ženeve.

Čo bude ďalej?

Potom, čo sa bude diať budúci modernizáciu urýchľovači bude mať za úlohu ďalšie štúdium častíc. Najmä bude potrebné, aby sa dozvedieť viac o Higgsov bozón. Napriek skutočnosti, že pre bol tento objav získal Nobelovu cenu, nie všetky jeho vlastnosti plne pochopený a osvedčené. Preto vedci majú dlhú a náročnú prácu na štúdiu o tejto úžasnej častíc.

Okrem toho je potrebné pokračovať v práci preukázať či vyvrátiť teórie supersymetrie. Hoci sa zdá, trochu fantasticky, ale má právo na existenciu. Nemyslite si, že všetka pozornosť je venovaná iba v prvom vydaní ich dôležitosti pre každý projekt má svoj vlastný tím vedcov, ktorí pracujú v tejto oblasti.

Samozrejme, že to nie je všetky úlohy, ktoré treba riešiť, aby vedci. S každou novou terabajt prijatých informácií zoznam otázok neustále dopĺňaný, a ich odpovede možno dohľadať v priebehu rokov.