Hadron Çarpıştırıcısı: Başlangıç. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı neden? Nerede?

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı daha 2007 yılından bu yana başlar başlamaz bugün bildiğimiz hızlandırıcı, Tarihi. Başlangıçta bu siklotron hızlandırıcı kronolojisi ile başladı. Cihaz kolayca masaya oturan küçük cihaz oldu. Sonra hızlandırıcıları hikayesi sürekli geliştirmiştir. Bu sinkrotron ve sinkrotron çıktı.

belki de en eğlenceli tarihinde 1956 1957 yıl dönemdi. zamanda, Sovyet bilim, özellikle fizik, yabancı kardeşler gerisinde etmedi. deneyim birikmiş yıllık kullanma Vladimir Veksler adlı Sovyet fizikçi bilim bir atılım yaptı. Onlar anda en güçlü sinkrotron oluşturuldu vardır. Onun çalışma kapasitesi 10 GeV (10 milyar elektron volt) idi. LEP, bir hızlandırıcı İsviçre, Almanya, Amerika Birleşik Devletleri: bu keşif zaten hızlandırıcıları ciddi örneklerini yaratmıştır sonra. kuark temel parçacıkların çalışma - Hepsinin tek bir amacı var.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı İtalyan fizikçi çabalarıyla ilk etapta sayesinde oluşturuldu. Ve adı Carlo Rubbia, Nobel Ödüllü oldu. Faaliyetinin sırasında Rubbia Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü bir yönetmen olarak çalıştı. Bu inşa etmek ve LHC bünyesinde araştırma merkezidir çalışmasına karar verildi.

Nerede Hadron Çarpıştırıcısı?

Çarpıştırıcısı İsviçre ve Fransa sınırında yer. onun çevresinin uzunluğu 27 kilometredir ve bu nedenle büyük denir. hızlandırıcı halkası geri 50 175 metre gider. Mıknatıs 1232 çarpıştırıcısı ayarlanır. Bunlar mıknatısların enerji maliyetlerinin neredeyse hiç yok çünkü biri hızlanma için maksimum alanında geliştirmek anlamına gelir süperiletken edilmektedir. Her mıknatısın toplam ağırlığı 14.3 metre uzunluğunda 3.5 tondur.

Herhangi bir fiziksel nesne gibi, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ısı üretir. Bu nedenle, sürekli serin gereklidir. Bu amaç için, sıcaklık, sıvı azot 12 milyon litre ile 1.7 K tutulur. Buna ek olarak, sıvı helyum (700.000 litre) ve en önemlisi soğutulması için kullanılır ve - basınç kullanıldığında, normal atmosfer basıncından daha on kat daha düşük olan.

Sıcaklık 1.7 K santigrat -271 derecedir. Bu tür bir sıcaklık hemen hemen yakın olan mutlak sıfır. Mutlak sıfır fiziksel bir vücuda sahip olabilir mümkün olan en düşük sınırı, denir.

Tünelin iç kısmı ilginç değil azdır. imkânına sahip niyobyum-titanyum süper-iletken kablo vardır. Bunların uzunluğu 7600 kilometre. toplam ağırlık 1.200 ton kablolar olduğunu. Kablonun iç - 1,5 milyar kilometrelik bir mesafe ile teller 6300 bir pleksus. Bu uzunluk, 10 astronomik birim eşittir. Örneğin, güneşe toprak arasındaki mesafe gibi 10 birimdir.

İsviçre tarafı ile - biz coğrafi konumu hakkında konuşmak, o çarpıştırıcı halkaları Saint-Genis ve Forno Voltaire Fransız tarafında bulunan ve aynı zamanda Marin ve Vessurat kentleri arasındaki yalan söylenebilir. PS denilen Küçük halka, çapı sınırı boyunca uzanır.

Varoluş nedeni

soruyu cevaplamak için "LHC nedir" ise, bilim adamlarına açmanız gerekmektedir. Birçok bilim adamı, sadece mantıklı değil, bu bilimin varlığının tüm dönem için büyük bir buluş ve bugün bize bilinmektedir onsuz bilimin olduğunu söylüyorlar. varlığı ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı başlatılması LHC içinde parçacıkların çarpışma patlama olması ile ilginçtir. Bütün ince parçacıklar farklı yönlerde dağılım. Birçok varlığını ve anlamı açıklayabilir yeni partiküllerin oluşturulması için.

Bilim adamları bu parçacıkların bulmaya çalıştık ilk şey çöktü - teorik olarak adlandırılan fizikçi Peter Higgs temel parçacık tarafından tahmin edilmektedir "Higgs bozonu". Bu çarpıcı parçacık bir bilgi taşıyıcı olup, kabul edilir. Oysa bu bir "parçacık Tanrı" denir. Bunu Açılış evreni anlamak için bilim adamları taşımak olacaktır. O 2012 yılında, 4 Temmuz, Hadron Çarpıştırıcısı (kısmen başlatmak başarılı) benzer bir parçacık bulmalarına yardımcı olmak olduğunu belirtmek gerekir. Bugüne kadar, bilim adamları ayrıntılı olarak incelemek için çalışıyoruz.

Ne kadar devam edecek ...

Tabii ki, soru hemen ortaya çıkar, neden bu partikülleri inceleyecek kadar uzun bilim adamları vardır. Eğer bir cihazınız varsa, bunu çalıştırabilir ve her zaman daha fazla veri çekmek için. pahalı bir zevk - LHC işi gerçeği. Bir fırlatma büyük bir miktar mal olur. Örneğin, yıllık enerji tüketimi 800 milyon. KW / h eşittir. Bu enerji miktarı ortalama standartlarda, yaklaşık 100 bin. Man nüfusu ile şehir tükettiler. Bu bakım maliyetleri içermez. Böylece bir bilgisayar tarafından okunabilen bilgiyi işleme çok fazla zaman alır: - diğer nedeni büyük bir veri hacmini üretmek bağlı protonları çukur oluşur LHC patlama olması. Hatta rağmen o bile büyük bugünün standartlarına göre bilgi almak bilgisayarların gücü.

Başka neden - bu az ünlü karanlık madde. Bu doğrultuda çarpıştırıcılarının çalışan bilim adamları, evrenin görünür aralık sadece% 4 olduğundan emin. Istirahat varsayılmaktadır - bu karanlık madde ve karanlık enerjidir. Deneysel olarak bu teorinin doğru olduğunu kanıtlamaya çalışıyor.

Hadron Çarpıştırıcısı: ya karşı

LHC varlığının emniyet sorgulanmaya karanlık madde teorisini ortaya koydu. soru ortaya çıktı: "Hadron Çarpıştırıcısı: ya karşı?" Birçok bilim adamı endişeliydi. Dünyanın bütün büyük beyinler iki kategoriye ayrılır. "Muhalifler" Böyle olursa olsun varsa, o zaman onun karşısında parçacık olması gerektiğini ilginç bir teori ortaya koyduk. Ve hızlandırıcı içinde parçacıkların çarpışma koyu bölümünü görünür. riski vardı karanlık parçası ve biz yüzünü görmek parçası olduğunu. Sonra evrenin ölüme yol açabilir. Ancak, ilk başlangıç LHC sonra bu teori kısmen kırıldı.

doğum - önemine Sonraki ziyade bir evrenin patlama veya gelir. Evrenin varlığının ilk saniyede nasıl davrandığını çarpışma gözlenebilir inanılmaktadır. yolu o Büyük Patlamadan kökeni baktı. Parçacık çarpışma süreci evrenin doğumundan başında idi çok benzer olduğuna inanılmaktadır.

Bilim adamları kontrol başka muhteşem bir fikir En azından - bu egzotik modeller var. İnanılmaz bir şey, ama bize insanlarda gibi diğer boyutlar ve evrenler de düşündürmektedir bir teori yoktur. Ve işin garibi, hızlandırıcı ve yardımcı edebiliyoruz.

Basitçe söylemek gerekirse, hızlandırıcı varlığının amacı, nasıl oluşturulduğuna, evrenin ne olduğunu anlamak kanıtlamak veya parçacıklar ve ilgili olayların varolan herhangi teorisini çürütmek için. Tabii ki, bu yıl sürebilir, ancak her başlangıcında, bilim dünyasına bozdu yeni keşifler ile olur.

hızlandırıcı hakkında gerçekler

Herkes hızlandırıcı kadar% 99 ışık hızına parçacıklarını hızlandırır bilir, ancak birçok kişi yüzdesi 99,9999991% eşit olduğunu bilmiyor ışık hızı. Bu inanılmaz rakam çünkü mükemmel tasarımın mantıklı ve güçlü mıknatıslar hızlandırır. Biz de daha az bilinen bazı gerçekleri unutmamalıdır.

Hızlanma esnasında partikül çarpışma üretilen sayılar

bir grup olarak proton sayısı	100 milyar için. (1011)
salkım sayısı	2.808 kadar
proton geçen sayısı detektör alanında kirişler	kadar 31 milyon. ikinci bölgeler 4
kesiştiği partikül çarpışma sayısı	20
Çarpışma veri başına hacim	yaklaşık 1.5 MB
parçacıklar Higgs miktarları	1 (kirişin tam yoğunlukta ve parçacıkların Higgs özellikleri hakkında bazı varsayım uygun olarak), her 2.5 saniyede bir bit

İki ana detektörlerin her gelen verilerin yaklaşık 100 milyon. Akışları saniyeler içinde 100.000'den fazla CD'leri tamamlamak için olabilir. Sadece bir ay içerisinde disklerin sayısı yığıttaki uzandı zaman, aya yeterli olacağını böyle bir yüksekliğe ulaştı. Bu nedenle dedektörler gelen tüm verileri toplamak için karar, fakat sadece bu aslında veri için bir filtre görevi görür veri toplama sistemini kullanmak için izin verilir kim. Bu patlama sırasında meydana gelen tek 100 olayları kaydetmeye karar verildi. Kaydedilen bu olaylar da hızlandırıcı pozisyonunun yer Parçacık Fiziği, Avrupa Laboratuvarı'nda bulunan LHC sisteminin veri merkezini arşivlemek olacaktır. kaydedildi olayları ve bilimsel topluluğun, en büyük ilgiyi temsil edenler kaydedilecektir.

arıtması

Verilerin yüz kilobayt kaydettikten sonra işlenecek. Bu amaçla, iki milyondan fazla bilgisayar CERN'e bulunan. Bu bilgisayar amacı, ham verilerin işlenmesi ve daha fazla analiz için yararlı olacaktır kendi baz oluşmasıdır. Bundan başka üretilen veri akımı yönlendirilir bir bilgisayar ağ şebekesi. Bu çevrimiçi ağı, tüm dünyadaki farklı kurumlarda bulunan binlerce bilgisayar bağlayan, üç kıtada bulunan yüzden fazla önemli merkezlerini, bağlanır. maksimum veri hızı - Bütün bu noktalar gözle görülür lifler kullanılarak CERN ile bağlanır.

gerçekler söz açılmışken, fiziksel göstergelerin yapısı hakkında da bahsetmek gerekir. Tünel hızlandırıcı yatay düzlemden% 1.4 bir sapmasıdır. Bu monolitik kaya hızlandırıcı tüneli en koymak için ilk etapta yapıldı. Böylece karşı tarafında yerleştirme derinliği farklıdır. biz Cenevre yakınında bulunan göl, gelen varsayarsak, derinliği 50 metredir. zıt kısım 175 metrelik bir derinliğe sahiptir.

İlginç olan Aysal fazlar hızlandırıcı etkiler olmasıdır. O bir mesafede hareket edebilir uzaktaki nesne gibi gözükebilir. Ama şu da belirtilmelidir ki 25'e kadar santimetre yükselen Cenevre bölgesinde arazi bir dalgalanma var Dolunay sırasında. Bu çarpıştırıcılarının uzunluğunu etkiler. Boy ve böylece 1 mm kadar arttırılır, ve kiriş enerji% 0.02 ile değiştirilir. kiriş kontrolünün enerji% 0.002 kadar yapılacak gerektiğinden, araştırmacılar dikkate bu fenomeni almalıdır.

çoktur olarak da ilginç, carpistiricisi tünel bir sekizgen yerine bir dairenin şeklini olmasıdır. Açılar kısa bölümlerden oluşan. Bunlar sabit detektörleri ve hızlandırılmış parçacık ışın yöneten sistemi düzenlenmiştir.

yapı

birçok ayrıntıları ve bilim adamlarının heyecan ile ilişkili olan fırlatma olan Hadron Çarpıştırıcısı, - inanılmaz bir cihaz. Tüm hızlandırıcı iki halkadan oluşur. Küçük halka kısaltmalar kullanmak, proton sinkrotron denilen veya - PS. Büyük halka - Süper Proton Sinkrotron veya SPS. Birlikte iki halka% 99.9 dispers parçasında ışık hızına izin verir. Bu nedenle 16 kez toplam enerjinin arttırılması arttırır ve proton enerji çarpıştırıcıları. Aynı zamanda, parçacıkların yaklaşık 30 Mili. Zaman / s birbiriyle çarpışırlar sağlar. 10 saat karıştırıldı. 4 büyük detektörler saniyede dijital verilerin en fazla 100 terabaytlarca elde edilir. Bireysel faktörlere bağlı veri alma. Örneğin, negatif elektrik yükü temel parçacıklar, tespit ve yarım spine sahip olabilir. Bu parçacıklar kararsız olduğu için, daha sonra mümkün olursa algılanması da sadece enerji demetinin eksenine belirli bir açı ile yayılan olarak tespit etmek mümkündür doğrudan. Bu adım, birinci tetik seviyesi denir. Bu adım mantık uygulanmasında entegre edilmiştir 100'den fazla özel veri kartları, takip eder. Bu bölüm verilerinin alınmasına sırasında şu şekilde karakterize edilir bir saniye içinde 100'den fazla tysyach veri blokları bir seçimidir. Daha sonra, bu veriler daha yüksek seviyeli bir mekanizma kullanılarak gerçekleştirilir analizi için kullanılır.

Sonraki Seviye Sistemleri, tersine, bütün dedektör akışından bilgi almak. Yazılım dedektör ağında çalışır. 10 mikrosaniye - İşte müteakip veri blokları, blok arasındaki ortalama süre işlemek için bilgisayarların çok sayıda kullanacaktır. Programlar orijinal noktaya karşılık gelen parçacıkların bir iz oluşturması gerekir. Sonuç, bir olay sırasında ortaya çıkan hareket, enerji ve diğer yoldan oluşan oluşturulan bir veri kümesidir.

hızlandırıcı parçaları

Tüm hızlandırıcı 5 ana bölüme ayrılabilir:

1) elektron-pozitron hızlandırıcı hızlandırıcı. parçası süper-iletken özelliklere sahip yaklaşık 7 tysyach mıknatıslar. Bunlarla kiriş tünelin dairesel yönde yoluyla meydana gelir. Ve aynı zamanda, genişliği, tek bir saç genişliğine azaltan bir akış bir ışını odaklama.

2) CMS deneyi. Bu detektör, genel amaçlı olarak tasarlanmıştır. Bu tür bir detektör, örneğin, Higgs parçacık için arama, yeni bir fenomen için arama ve edilmektedir.

3) Dedektör LHCb. antikuarklar - Bu cihazın önemi kuarklar ve onları karşıt parçacıkların aramak içindir.

4) bir dış montaj ATLAS. Bu detektör muonlar fiksasyonu için tasarlanmıştır.

5) Alice. Bu detektör kurşun iyonları ve proton-proton çarpışmaları çarpışan yakalar.

Güçlükler LHC başlayan

Yüksek teknolojinin varlığı ortadan kaldırır olmasına rağmen pratikte her şeyde hata ihtimali farklıdır. Bir gecikme, hem de hızlandırıcı montaj hatası süre zarfında. Bu beklenmedik bir durum değildi söylemeliyim. Cihaz birçok nüansları içeren ve bilim adamları benzer sonuçlar bekliyoruz böyle hassasiyet gerektirir. Örneğin, başlatma sırasında bilim adamları karşılaştıkları sorunlardan biri - hemen çarpışma öncesinde proton ışınları odaklı mıknatıs, reddetmesi. Bu ciddi bir kaza nedeniyle süper iletken mıknatıs kaybına montaj imha kaynaklanmıştır.

Bu sorun, 2007 yılında ortaya çıktı. Bunun, çarpıştırıcılarının fırlatma defalarca ertelendi ve Haziran ayında lansmanı gerçekleşti Çünkü neredeyse bir yıl Çarpıştırıcısı henüz başladı.

çarpıştırıcılarının son fırlatma başarılı oldu, bu verilerin birçok terabaytlarca toplar.

5 Nisan 2015 tarihinde gerçekleşti fırlatma olan Hadron Çarpıştırıcısı, başarıyla faaliyet göstermektedir. ay kirişler halka etrafında takip edecek sırasında, yavaş yavaş gücünü arttırır. gibi çalışma için hedefler, hayır. çarpışma enerjisi kirişler artırılacaktır. 7 ila 13 TeV'lik TeV lift değer. Bu artış parçacıkların çarpışması yeni fırsatlar görmesini sağlar.

2013 ve 2014 yılında. tüneller, hızlandırıcılar, detektörler ve diğer ekipmanın ciddi teknik denetimler idi. Sonuç 18 Bipolar mıknatıslar işlevini süperiletken edilir oldu. Onlar toplam sayısı 1232 adet olduğu unutulmamalıdır. Ancak, geri kalan mıknatıslar gözden kaçmış gitmiş değil. Aksi takdirde soğuma karşı koruma sisteminin yerini, gelişmiş koydu. Ayrıca mıknatısların soğutma sistemi geliştirilebilir. Bu onlara maksimum güçle, düşük sıcaklıklarda kalmasına izin veriyor.

Her şey iyi giderse, hızlandırıcı bir sonraki fırlatma sadece üç yıl sonra gerçekleşecek. Bu dönemde sayesinde, çarpıştırıcılarının teknik inceleme iyileştirmek için planlanan çalışmaları yapılmaktadır.

Onarım maliyeti dikkate almadan, bir kuruş mal olduğu unutulmamalıdır. LHC, 2010 itibariyle 7.5 milyar. Euro eşit bir değere sahiptir. Bu rakam bilim tarihinin en pahalı projelerin listesinde ilk etapta tüm projeyi görüntüler.

Son haberler

Aradan sonra gerçekleşen fırlatma olan Hadron Çarpıştırıcısı, başarılı oldu. İlginç veriler toplanmıştır. Örneğin, delil doğru parçacıkların Modern fikri olduğunu sunuldu. Bu CMS ve LHCb dedektörleri düzgün çalışması sayesinde mümkün yapılır. Bu dedektörler çürüme BS Doğrudan kanıt sadakat modern teoriler iki mezon, tarafından yakalandı.

Bu teorinin kanıtı nasıl sorusunu soran değer. Tek yönlü - bu yeni parçacıkların yakalama olduğunu. Bir çarpışma Modern teori gözden geçirilmesi gerektiği anlamına gelir yeni temel parçacıklar olacak Yani, eğer.

Bilim adamları bunun gösterebilir çünkü parçacık üzerindeki dikkatleri ya da en azından Süpersimetri yönünde kapıyı açın. Bu Cenevre'deki Bilimsel Araştırma Merkezi'nde daha fazla çalışma ve iş için iyi bir başlangıçtır.

Sırada ne var?

çarpıştırıcılarının sonraki modernizasyon ne olacak sonra parçacıkların daha fazla çalışma görevi verilecek. Özellikle, Higgs bozonu hakkında daha fazla bilgi edinmek için gerekli olacaktır. Bu keşif Nobel Ödülü, ürünün özellikleri açısından tüm verildi için tam olarak anlaşılamamıştır ve kanıtlanmış olmasına rağmen. Bu nedenle, bilim adamları bu şaşırtıcı parçacıkların çalışmanın üzerinde uzun ve zor bir iş var.

Buna ek olarak, ispat veya Süpersimetri teorisini çürütmek için çalışmaya devam etmeliyiz. Biraz fantastik görünüyor, ama rağmen var olma hakkına sahiptir. tüm dikkat sadece her proje için önem taşıyan ilk sayısında verilir düşünmeyin bu alanda çalışacak bilim adamı kendi ekibi vardır.

Tabii ki, bu bilim adamlarına ele alınması gereken tüm görevler değil. Her bilgi yeni terabayt ile sürekli takviye soruların bir listesini aldı ve cevapları yılda bakılabilir.