Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider miks? Kus on?

Ajalugu kiirendi, mida me teame täna Large Hadron Collider hakkab rohkem alates 2007. aastast. Esialgu see algas kronoloogia kiirendi tsüklotronperioodi. Seade oli väike seade, mis mahub lauale. Siis loo kiirendajaid on pidevalt arendatud. Selgus sünkrotron- ja sünkrotron-.

Ajaloos ilmselt kõige lõbus oli perioodil 1956-1957 aastat. Ajal, Nõukogude teaduse, eriti füüsika, ei maha välismaa vennad. Kasutades kogunenud aastane kogemus, Nõukogude füüsik nimega Vladimir Veksler teinud läbimurde teaduses. Nad on kõige võimsam sünkrotron- ajal loodi. Selle töövõime oli 10 GeV (10 miljardit elektroni volti). Pärast seda avastust on juba tekitanud tõsiseid näiteid kiirendajaid: Suur Electron-positron Collider, kiirendi Šveitsi, Saksamaa, Ameerika Ühendriigid. Neil kõigil on üks ühine eesmärk - uuring aineosasid quarks.

Large Hadron Collider loodi esimene koht on tänu Itaalia füüsik. Ja tema nimi oli Carlo Rubbia, Nobeli preemia laureaat. Oma tegevuse Rubbia töötas direktorina Euroopa Tuumauuringute Organisatsioon. Otsustati ehitada ja käivitada LHC on kohapeal uurimiskeskus.

Kui Hadron Collider?

Collider panna piiri Šveitsi ja Prantsusmaa. Pikkus ümbermõõdust on 27 km ja seega nimetatakse suur. kiirendi ring ulatub 50-175 meetrit. Magnet 1232 seatud Collider. Nad on ülijuhtivad, mis tähendab, saab arendada maksimaalselt valdkonnas kiirendus, kuna energiakulud nende magnetite on praktiliselt olematu. Kogukaal iga magnet on 3,5 tonni pikkus 14,3 meetrit.

Nagu iga füüsiline objekt, Large Hadron Collider tekitab soojust. Seetõttu on vaja pidevalt jahutada. Selleks hoitakse temperatuur 1,7 K lehe 12 miljonit liitrit vedelat lämmastikku. Lisaks vedela heeliumi (700,000 liitrit) jahutamiseks kasutatakse, ja mis kõige tähtsam - rõhk kasutamisel, mis on kümme korda väiksem kui normaalsest atmosfäärirõhust.

Temperatuur 1,7 K Celsiuse on -271 kraadi. Selline temperatuur on peaaegu lähedaste absoluutse nulli. Absoluutne null nimetatakse madalaima võimaliku piirangu, mis võib olla füüsiline keha.

Sisemine osa tunnel ei ole vähem huvitav. On nioobium-ülijuhtivad kaablit võimalusi. Nende pikkus on 7600 kilomeetrit. Kogukaal on 1200 tonni kaablid. Sisemus kaabel - plexus juhtmete 6300 kokku kaugusel 1,5 miljardit kilomeetrit. See pikkus on võrdne 10 astronoomilist ühikut. Näiteks kaugus Maa ja Päikese on 10 sellist seadet.

Kui me räägime oma geograafilise asukoha, siis võib öelda, et Collider rõngad asuvad linnade vahel Saint-Genis ja Forno Voltaire asub Prantsusmaa poolelt, samuti Marin ja Vessurat - Šveitsi poolel. Väike ring, mida nimetatakse PS, kulgeb piki piiri diameeter.

Raison d'être

Et vastata küsimusele "Mis on LHC", peate pöörduma teadlased. Paljud teadlased ütlevad, et see on suurepärane leiutis kogu perioodi olemasolu teaduse ja et teaduse ilma selleta, mis on tuntud meile täna, lihtsalt ei ole mõtet. Olemasolu ja käivitamist Large Hadron Collider on huvitav, et kokkupõrge osakeste LHC on plahvatus. Kõik peenosakeste hajumine erinevatesse suundadesse. Moodustada uus osakesi, mis võivad seletada olemasolu ja tähendust palju.

Esimene asi, mida teadlased püüdnud leida neid osakesi kukkus - see on teoreetiliselt ennustatud füüsik Peter Higgs elementaarosakeste nimetatakse "Higgsi boson". See uimastamise osake on informatsiooni kandjaks, peetakse. Kuid see on nn "osakeste Jumal". Avamine oleks liikuda teadlased mõista universumi. Tuleb märkida, et 2012. aastal, 4. juuli, Hadron Collider (käivitada osaliselt õnnestus), et aidata leida sarnast osakeste. Praeguseks üritavad teadlased uurida seda üksikasjalikult.

Kauaks ...

Muidugi, Tekib küsimus, miks on teadlased nii kaua õppida neid osakesi. Kui teil on seade, saate kasutada seda, ja iga kord tulistada üha rohkem andmeid. Asjaolu, et töö LHC - see on kallis rõõm. Üks käivitamine maksab suure summa. Näiteks aastane energiatarbimine on võrdne 800 miljonit. KW / h. See tarbitud energia kogus linna, kus elab umbes 100 tuhat. Man, on keskmine standarditele. See ei hõlma hoolduskulusid. Teine põhjus - on see, et LHC plahvatus, mis tekib siis, kui pehme prootonite seotud toota suurel hulgal andmeid: elektroonilisel teavet nii, et töötlemise võtab palju aega. Isegi vaatamata sellele, et arvutite võimsust, et saada teavet, isegi suurte tänapäeva standardite järgi.

Teine põhjus - see on mitte vähem kuulus tumeaine. Teadlased töötavad Collider selles suunas, kindel, et nähtavas universumis on ainult 4%. Eeldatakse, et ülejäänud - see on tumedat mateeriat ja energiat. Katseliselt üritab tõestada, et see teooria on õige.

Hadron Collider: poolt või vastu

Pane edasi teooria Tumeaine kahtluse ohutus olemasolu LHC. Tekkis küsimus: "Hadron Collider: poolt või vastu?" Ta oli mures paljud teadlased. Kõik suurmeeste maailma jagunevad kahte kategooriasse. "Vastased" on esitanud huvitava teooriat, et kui selline asi olemas, siis peab see olema selle vastand osakeste. Ja kokkupõrge osakeste kiirendi tumedam osa. Oli oht, et tume osa ja osa, mida me näeme nägu. Siis võib see kaasa tuua surma universumi. Kuid pärast esimest käivitamist LHC seda teooriat on osaliselt katki.

Järgmisel tähtsust tuleb plahvatus universumi, või pigem - sündi. Arvatakse, et kokkupõrge võib täheldada, kuidas universum käitus esimese sekundi olemasolu. Kuidas ta hoolitses päritolu Big Bang. Arvatakse, et osakeste kokkupõrke protsess on väga sarnane sellele, mis oli alguses sündi universumi.

Vähemalt teise vapustav idee, mis teadlased kontrollida - see on eksootilised mudelid. Tundub uskumatu, kuid on teooria, mis näitab, et on ka teisi mõõtmeid ja universumid nagu meie inimestele. Ja imelik küll, kiirendi ja suudavad aidata.

Lihtsamalt öeldes, eesmärgiga olemasolu, et kiirendi on aru saada, mida universum on, kuidas see loodi, et tõestada või ümber lükata kõik olemasolevad teooria osakesi ja nendega seotud nähtusi. Muidugi, see võtab aastaid, kuid iga algus, uusi avastusi, mis tühistas maailma teaduse.

Faktid kiirendi

Igaüks teab, et kiirendi kiirendab osakeste kuni 99% valguse kiirus, kuid mitte paljud inimesed teavad, et see protsent on võrdne 99,9999991% ulatuses valguse kiirus. See hämmastav joonis mõtet, sest täiuslik disain ja võimas magnetid kiirendada. Me peaksime ka meeles mõned vähem tuntud fakte.

Numbrid toodetud kokkupõrkest osakeste kiirendamisel

Prootonite arv kamp	100 miljardit. (1011)
kimpude arv	et 2808
Arvu associated prootonkiirtega detektori tsooni	kuni 31 miljonit. teiste tsoonide 4
Arvu osakeste kokkupõrkeid ristumiskohas	20
Mahuna kokkupõrge andmed	umbes 1,5 MB
Osakeste hulga Higgs	1 bitt iga 2,5 sekundi jooksul (täisintensiivsusega tala ning kooskõlas teatud oletusi omadused osakestest Higgs)

Ligikaudu 100 miljonit. Andmevoogu, mis tulevad iga kahe peamise detektorid saab mõne sekundiga üle 100,000 CD-sid. Vaid ühe kuu plaatide arv on jõudnud sellisele kõrgusele, et kui nad kehtestavad virnas oleks piisavalt moon. Seetõttu otsustati mitte koguda kõik andmed, mis pärinevad detektorid, vaid ainult neid, kes on lubatud kasutada andmete kogumise süsteemi, mis tegelikult toimib filtrina andmeid. Otsustati, et salvestada ainult 100 üritust, mis toimus ajal plahvatus. Salvestatud need sündmused on arhiveerida andmekeskuse LHC süsteem, mis asub Euroopa laboratoorium osakestefüüsika, kes on ka koht gaasipedaali asend. Salvestatakse sündmused, mis on salvestatud, ja need, kes esindavad teadlaskond suurimat huvi.

järeltöötlus:

Pärast salvestamist sada kilobaiti andmeid töödeldakse. Selleks, rohkem kui kaks miljonit arvutit asub CERN. Käesolevate arvutid on töötlemise algandmed ja moodustamise oma baasi, mis on kasulik edasiseks analüüsiks. Edasine genereeritud andmevoo suunatakse arvutivõrgust GRID. See online võrk ühendab tuhandeid arvuteid, mis asuvad erinevate institutsioonide maailmas, seob rohkem kui sada suuremates keskustes, mis asuvad kolmel kontinendil. Kõik sellised punktid on seotud CERN kasutades optiliste kiudude - maksimaalne andmeedastuskiirus.

Rääkides fakte, on vaja mainida ka struktuuri kohta materiaalseid näitajaid. Tunnel kiirendi on kõrvalekalle 1,4% horisontaaltasandi. Seda tehti esiteks panna kõige kiirendi tunneli monoliitne kalju. Seega sügavus paigutuse vastaspooltel on erinevad. Kui me eeldame, järvest, mis asub lähedal Genf, sügavus on 50 meetrit. Vastupidine osa sügavus on 175 meetrit.

Huvitav asi on see, et Kuu faasid mõjutavad gaasipedaali. See võib tunduda kauge objekti saab tegutseda kaugusel. Aga see on märkida, et ajal täiskuu, kui on hüppeline maa Genfi piirkond, tõustes koguni 25 sentimeetrit. See mõjutab pikkus Collider. Pikkus seeläbi 1 võrra millimeeter ja kimbu energia muutub 0,02%. Kuna energia tala kontrolli tuleb tõdeda kuni 0,002%, teadlased peavad arvestama selle nähtusega.

Huvitav on see, et Collider tunnel on kuju Pentagon mitte ringi, nii palju on. Nurgad lühikese lõigud. Need on paigutatud fikseeritud detektorid ja süsteem, mis haldab kiirendatud osakeste kiire.

struktuur

Hadron Collider, mille algus on seotud paljud üksikasjad ja põnevust teadlased - hämmastav seade. Kõik kiirendi koosneb kahest tsüklist. Väike tsükkel nimetatakse prootoni sünkrotronitele või kasutada lühendeid - PS. Suur ring - Super Proton Sünkrotonradiatsiooniallika või SPS. Koos kahe rõnga võimaldavad dispersse portsjonina 99,9% valguse kiirusega. Seega Collider suureneb ja energia prootoneid, suurendades nende koguenergia 16 korda. Samuti võimaldab osakesed põrkuvad üksteisega umbes 30 Mill. Time / s. 10 tundi. 4 suurt detektorid saadakse kõige enam 100 terabytes digitaalsete andmete sekundis. Sis.andmeside sõltuvalt individuaalsetest teguritest. Näiteks võivad nad avastada elementaarosakeste, millel on negatiivne elektrilaeng, ja on pool-spin. Kuna need osakesed on ebastabiilsed, seejärel suunata oma avastamis- võimatu on võimalik tuvastada ainult oma energia eraldub teatud nurga talale teljel. See samm on nn esimese Künnistase. See samm järgneb rohkem kui 100 erilist andmed kaardid, mis on integreeritud loogika rakendamine. See osa on iseloomulik, et ajal kätte andmed on valik üle 100 tysyach andmete plokid ühes sekundis. Seejärel neid andmeid kasutatakse analüüsiks, mis esineb kasutades kõrgema taseme mehhanismi.

Järgmine tase Systems, vastupidi, saada teavet kõigi detektor voolu. Tarkvara detektor töötab võrgus. Seal ta kasutab suur hulk arvuteid töödelda järgnevate andmete plokid, keskmine aeg vahel plokkide - 10 mikrosekundit. Programmid on vaja luua kaubamärgi osakeste, mis vastab alguspunkti. Tulemuseks on andmekogum moodustatud koosneb hoogu, energiat ja muid tee, mis tekkis üks sündmus.

kiirendi osad

Kõik kiirendi võib jagada 5 põhiosast:

1) elektron-positron kiirendi collider. Osa on umbes 7 tysyach magnetid ülijuhtiva omadused. Nendega toimub läbi ringikujulise suunas valgusvihu tunnel. Ja ka need keskenduda tala ühes voolu, mille laius väheneb laius ühe juuksed.

2) Compact muon solenoidiga. See detektor on mõeldud üldotstarbelised. Sellisel detektor otsivad uusi nähtusi ja näiteks otsida Higgsi osakese.

3) Detektor LHCb. Tähendus seade on otsida kvarkide ja osakesed nende vastu - antiquarks.

4) toroidal paigaldus ATLAS. See detektor on mõeldud fikseerimise müoonid.

5) Alice. See detektor saaki põrgata plii ioonid ja prootoni-prootoni kokkupõrkel.

Raskused algavad LHC

Vaatamata sellele, et juuresolekul kõrgtehnoloogia välistab vead praktikas on kõik teistmoodi. Ajal viivitus, samuti ebaõnnestumise ajal gaasipedaali koost. Pean ütlema, et see ootamatu olukord ei olnud. Seade sisaldab palju nüansse ja nõuab sellise täpsusega, et teadlased loodavad sarnaseid tulemusi. Näiteks üks probleemidest, et silmitsi teadlased ajal käivitada - keeldumine magnet, mis keskendus kiirte prootonid vahetult enne kokkupõrget. See tõsine õnnetus oli tingitud hävitamine Mount tõttu saamata jäänud ülijuhtmagnetiga.

See probleem tekkis 2007. aastal. Kuna see, käivitamist Collider pikendati mitu korda ja juunis käivitamist toimus peaaegu aasta Collider veel alanud.

Viimane käivitamist Collider oli edukas, siis kogub palju TB andmeid.

Hadron Collider, mille algus toimus 5. aprillil 2015 edukalt tegutseb. Kuu jooksul talad jälitama ümber ringi, suurendades järk-järgult võimu. Eesmärgid uuring sellisena, ei. kokkupõrge energia talad on suurenenud. Väärtus lift 7.- 13. TeV TeV. See kasv võimaldab näha uusi võimalusi kokkupõrge osakesi.

2013. ja 2014. aastal. olid tõsised tehnilist kontrolli tunnelid, kiirendeid, detektorid ja muud seadmed. Tulemuseks oli 18 bipolaarse magneteid ülijuhtiva funktsiooni. Tuleb märkida, et koguarv neist on 1232 tükki. Kuid ülejäänud magnetid ei ole jäänud märkamata. Muidu süsteemi asendamiseks kaitse jahtumine, pane paranenud. Samuti paranes jahutussüsteemi magnetid. See võimaldab neil jääda madalatel temperatuuridel, maksimaalne võimsus.

Kui kõik hästi läheb, siis järgmine käivitamist gaasipedaali toimub alles pärast kolm aastat. Läbi selle aja on kavas planeeritud töö parandamiseks, tehniline uurimine Collider.

Tuleb märkida, et remondikulud pennigi, arvestamata kulusid. Hadron Collider, alates aastast 2010 on oma hind võrdne 7,5 miljardit. Euro. See arv näitab kogu projekti esiteks nimekirja kõige kallim projekte teaduse ajalugu.

Viimased uudised

Hadron Collider, mille algus toimus pärast vaheaega, oli edukas. Huvitavad andmed koguti. Näiteks esitanud tõendeid, mis tänapäeva idee õige osakesi. See on võimalik tänu nõuetekohaseks toimimiseks CMS ja LHCb detektorid. Need detektorid lagunemine BS püütud kaks Meson, mis on Otseseid tõendeid truudust moodsad teooriad.

Tasub küsida küsimus, kuidas on tõend selle teooria. Üks võimalus - see on vallutama uusi osakesi. See tähendab, et kui kokkupõrge on uus elementaarosakeste, mis tähendab, et kaasaegse teooria tuleks üle vaadata.

Teadlased keskendus osakeste sest see võib näidata, või vähemalt avada ukse suunas supersümmeetriate. See on hea algus edasiseks õppimiseks ja töötamiseks keskuse Teadusuuringute Genfis.

Mis edasi?

Pärast juhtub järgmisel kaasajastamine Collider tehakse ülesandeks edasi uurida osakesi. Eelkõige on vaja rohkem teada Higgsi boson. Vaatamata sellele, et see avastus oli Nobeli ei ole kõik oma omadused täielikult mõista ja tõestatud. Seetõttu teadlased on pikk ja raske töö uuringu käesoleva hämmastav osakesi.

Lisaks peate jätkama tööd, et tõestada või ümber lükata teooria supersümmeetriate. Kuigi see tundub natuke fantastiline, kuid see on õigus eksisteerida. Ärge arvake, et kõik tähelepanu pööratakse ainult esimesele jaoks tähtis iga projekti on oma teadlaste meeskond, kes töötavad selles valdkonnas.

Muidugi, see ei ole kõik ülesanded, mis tuleb lahendada, et teadlased. Iga uue terabyte saadud teabe küsimuste loetelu pidevalt täiendada ja nende vastused saab vaadata aastate jooksul.