Hadronu paātrinātājs: Start. Lielais hadronu paātrinātājs, kāpēc? Kur ir?

Vēsture akseleratora, ko mēs zinām šodien, kā Lielais hadronu paātrinātājs sāk vairāk kopš 2007. gada. Sākotnēji tas sākās ar hronoloģiju akseleratoru no ciklotrona. Ierīce bija neliela ierīce, kas viegli iekļaujas uz galda. Tad stāsts paātrinātāju ir attīstījusies nepārtraukti. Izrādījās sinhrotrono un sinhrotrono.

Vēsturē, iespējams, visvairāk izklaides bija periods no 1956. līdz 1957. gadiem. Tajā laikā, Padomju zinātne, īpaši fizika, nav atpalikt ārvalstu brāļi. Izmantojot uzkrāto gadu pieredzi, padomju fiziķis nosaukts Vladimirs Veksler veica izrāvienu zinātnē. Tie tika izveidots visspēcīgākais sinhronēto brīdī. Tās darba jauda bija 10 GeV (10 miljardi elektronvoltu). Pēc tam, kad šis atklājums jau izveidojis nopietnas piemērus paātrinātāji: lieli elektronu-pozitronu Collider, akseleratora Šveices, Vācija, ASV. Viņiem visiem ir viens kopīgs mērķis - pētījumu pamata daļiņu kvarki.

Lielais hadronu paātrinātājs tika izveidota pirmajā vietā, pateicoties centieniem itāļu fiziķa. Un viņa vārds bija Carlo C. Rubbia kgs, Nobela prēmijas laureāts. Savas darbības laikā C. Rubbia kgs strādāja kā direktors Eiropas Kodolpētījumu organizāciju. Tika nolemts veidot un vadīt LHC ir uz vietas izpētes centru.

Kur hadronu paātrinātājs?

Paātrinātājs likts uz robežas starp Šveici un Franciju. Garums tā apkārtmērs ir 27 kilometri, un tāpēc to sauc par lielu. paātrinātājs gredzens iet atpakaļ 50 līdz 175 metriem. Magnēts 1232 ir iestatīts Collider. Tie ir supravadītāju, kas nozīmē, ka var attīstīties maksimālo lauks paātrinājumu, jo enerģijas izmaksas šādu magnētiem ir gandrīz klāt. Katras magnēts kopējais svars ir 3,5 tonnas kuras garums ir 14.3 metri.

Tāpat kā jebkuru fizisku objektu, Lielais hadronu paātrinātājs ģenerē siltumu. Tāpēc ir nepieciešams, lai pastāvīgi atdzist. Šim nolūkam, temperatūra tiek uzturēta pie 1,7 K, izmantojot 12 miljonus litru šķidrā slāpekļa. Turklāt, šķidrā hēlija (700,000 litri) tiek izmantots dzesēšanai, un pats svarīgākais - izmanto spiedienu, kas ir desmit reizes zemākas nekā normālā atmosfēras spiediena.

Temperatūra 1.7 K Celsija ir -271 grādi. Šāda temperatūra ir gandrīz tuvu absolūtajai nullei. Absolūtā nulle sauc par zemāko iespējamo ierobežojumu, kas var būt arī fizisko ķermeni.

Iekšējā daļā tuneļa nav mazāk interesanta. Ir niobija-titāna supravadītāju kabelis ar iespējām. To garums ir 7600 kilometri. Kopējais svars ir 1200 tonnas kabeļus. Interjers Cable - pinumu vadu 6300 ar kopējo attālumu 1,5 miljardus kilometru. Šis garums ir vienāds ar 10 astronomisko vienību. Piemēram, attālums no zemes līdz saulei ir 10 vienības.

Ja mēs runājam par savu ģeogrāfisko atrašanās vietu, to var teikt, ka paātrinātājs gredzeni atrodas starp pilsētām Saint-Genis un Forno Voltaire atrodas uz Francijas pusē, kā arī Marin un Vessurat - ar Šveices pusi. Mazs gredzenu, ko sauc par PS, stiepjas gar robežu ar diametru.

Raison d'être

Lai atbildētu uz jautājumu "Kas ir LHC", jums ir nepieciešams vērsties pie zinātniekiem. Daudzi zinātnieki saka, ka tas ir lielisks izgudrojums, par visu periodu pastāvēšanas zinātnes, un ka zinātne bez tā, kas ir zināms, ka mums šodien, vienkārši nav jēgas. Esamību un palaišana Large Hadron Collider, ir interesanti, ka sadursmes daļiņu LHC ir sprādziens. Visi smalkās daļiņas izbārstīt dažādos virzienos. Lai izveidotu jaunas daļiņas, kas var izskaidrot esamību un nozīmi daudz.

Pirmā lieta, ka zinātnieki ir mēģinājuši atrast šīs daļiņas avarēja - tas ir teorētiski prognozēja fiziķis Pīters Higsa elementārdaļiņu sauc par "Higsa bozons". Šī apdullināšanu daļiņu ir pārvadātājs informāciju, tiek uzskatīts. Taču tā tiek saukta par "daļiņu Dievs". Atverot to varētu pārcelties zinātniekiem izprast Visumu. Jāatzīmē, ka 2012. gadā 4. jūlijā, hadronu paātrinātājs (sākt to daļēji izdevies), lai palīdzētu atrast līdzīgu daļiņu. Līdz šim, zinātnieki cenšas izpētīt to sīkāk.

Cik ilgi būs ...

Protams, uzreiz rodas jautājums, kāpēc zinātnieki tik ilgi, lai pētītu šīs daļiņas. Ja jums ir ierīce, jūs varat palaist to, un katru reizi, kad uzņemt vairāk un vairāk datu. Fakts, ka darbs LHC - tas ir dārgs prieks. Viens uzsākt maksā lielu summu. Piemēram, gada enerģijas patēriņš ir vienāds ar 800 miljoni. KW / h. Šī enerģijas daudzums patērēts pilsētu ar iedzīvotāju apmēram 100 tūkstoši. Man pie vidējās standartiem. Tas neietver uzturēšanas izmaksas. Vēl viens iemesls - ir tas, ka LHC sprādziens, kas rodas, kad punktveida protoniem neizbēgami rada lielu datu apjomu: datorlasāmā informāciju tā, lai apstrāde aizņem daudz laika. Pat neskatoties uz to, ka spēks datoriem, kas saņem informāciju, pat liela pēc šodienas standartiem.

Vēl viens iemesls - tas ir ne mazāk slavena tumšā matērija. Zinātnieki, kas strādā ar Collider šajā virzienā, droši, ka redzamā diapazons Visuma ir tikai 4%. Tiek pieņemts, ka pārējiem - tas ir tumšā matērija un tumšā enerģija. Eksperimentāli mēģinot pierādīt, ka šī teorija ir pareiza.

Hadronu paātrinātājs: par vai pret

Izvirzīja teoriju tumšās matērijas apšaubīja drošību esamību LHC. Jautājums radās: "Hadron Collider: par vai pret?" Viņš bija noraizējies daudzi zinātnieki. Visas lielas prātus visā pasaulē ir sadalīti divās kategorijās. "Pretinieki" izvirza interesantu teoriju, ka, ja šāds jautājums ir, tad tai jābūt tā pretī daļiņu. Un sadursme daļiņu paātrinātāja parādās tumšāku daļu. Pastāv risks, ka tumšajā daļā, un to daļu, ko mēs redzēt seju. Tad tas var izraisīt nāvi Visumu. Tomēr pēc pirmās palaišanas LHC šī teorija ir daļēji bojāta.

Nākamais nozīme nāk sprādziens Visuma, vai drīzāk - dzimšanas. Tiek uzskatīts, ka sadursmes var novērot, kā visums izturējās pirmajās sekundēs pastāvēšanas. Tas, kā viņa izskatījās pēc izcelsmes Lielā sprādziena. Tiek uzskatīts, ka daļiņu sadursme process ir ļoti līdzīgs, kas bija sākumā dzimšanas Visumu.

Vismaz vēl pasakains ideja, kas pārbaudīts zinātnieki - tas ir eksotiski modeļi. Šķiet neticami, bet ir teorija, kas liecina, ka ir arī citi izmēri un Visumu, piemēram, mūsu cilvēkiem. Un oddly pietiekami, akseleratora un spēj palīdzēt.

Vienkārši sakot, mērķis pastāvēšanas akseleratora pedāļa, ir saprast, ko Visums ir, kā tas tika izveidots, lai pierādītu vai atspēkotu jebkuru esošo teoriju daļiņu un saistītām parādībām. Protams, tas būtu nepieciešami gadi, bet ar katru sākumu, jaunu atklājumu, kas apgāzta pasauli zinātni.

Faktus par akseleratora

Ikviens zina, ka paātrinātājs paātrina daļiņas līdz 99% gaismas ātrumu, bet nav daudz cilvēki zina, ka procentuālā daļa ir vienāda ar 99.9999991% no gaismas ātruma. Šo apbrīnojamo skaitlis ir jēga, jo perfektu dizainu un spēcīgi magnēti paātrināt. Jāatzīmē arī daži mazāk zināmiem faktiem.

Numuri ražoti sadursmes daļiņu paātrinājuma laikā

Protonu skaits ķekars	līdz 100 miljardus (1011).
saišķu skaits	līdz 2808
No iet protonu skaits sijām detektora zonā	līdz 31 miljoniem. otrā zonas 4
To daļiņu sadursmes numurs vietā, kur krustojas	līdz 20
Tilpumsvars sadursmes datiem	apmēram 1,5 MB
Daudzumi daļiņu Higgs	1 bit ik 2,5 sekundēm (pie pilnas intensitātes stara un saskaņā ar noteiktiem pieņēmumiem par īpašībām daļiņas Higsa)

Aptuveni 100 miljoni. Straumes datu, kas nāk no katra no diviem galvenajiem detektorus var dažu sekunžu laikā, lai pabeigtu vairāk nekā 100,000 kompaktdiskus. Tikai vienu mēnesi skaits disku ir sasniedzis tādu augstumu, ka tad, kad tās nosaka kaudze, tas būtu pietiekami, lai uz Mēness. Tādēļ tika nolemts neiekasēt visus datus, kas nāk no detektoriem, bet tikai tie, kas ir atļauts izmantot datu vākšanas sistēmu, kas faktiski darbojas kā filtrs datiem. Tika nolemts, lai ierakstītu tikai 100 notikumus, kas notikuši laikā no sprādziena. Ierakstītās šie notikumi būs arhivētu datu centru LHC sistēmu, kas atrodas pie Eiropas Elementārdaļiņu fizikas laboratorija, kurš ir arī vieta, akseleratora stāvokli. Tiks reģistrē notikumus, kas ir ierakstīti, un tie, kas pārstāv zinātnieku aprindām vislielāko interesi.

ārstēšana pēc operācijas

Pēc ierakstīšanas simts kilobaitus datus jāapstrādā. Šim nolūkam ir vairāk nekā divi miljoni datoru, kas atrodas CERN. Šo datoru mērķis ir izejas datu apstrādi un veidošanās to bāzes, kas būs noderīga turpmākai analīzei. Papildu radīts datu plūsma tiks novirzīta uz datoru tīkla GRID. Šis tiešsaistes tīkls savieno tūkstošiem datoru, kas atrodas dažādās institūcijās visā pasaulē saistās vairāk nekā simts nozīmīgu centri, kas atrodas trīs kontinentos. Visi šie punkti ir savienoti ar CERN, izmantojot optiskās šķiedras - maksimālu datu pārraides ātrumu.

Runājot par faktu, ka ir nepieciešams pieminēt arī par struktūru fizikālajiem rādītājiem. Tunelis paātrinātājs ir novirze no 1,4% no horizontālās plaknes. Tas tika darīts pirmajā vietā likt lielāko paātrinātājs tuneļa monolīti klintī. Tādējādi dziļums izvietojumu pretējās pusēs ir atšķirīgas. Ja mēs pieņemam, no ezera, kas atrodas netālu no Ženēvas, dziļums ir 50 metri. Pretējs daļā ir dziļums 175 metri.

Interesanti ir tas, ka mēness fāzes ietekmē gāzes pedāli. Tas varētu šķist attālu objektu var darboties attālumā. Taču jāatzīmē, ka pilnmēness, kad ir pieaugums par zemes Ženēvas jomā, pieaug pat par 25 centimetriem laikā. Tas ietekmē garumu Collider. Garums tādējādi palielina par 1 milimetru, un stara enerģija tiek mainīta, 0,02%. Tā enerģija gaismas kontroles jākonstatē līdz 0,002%, pētnieki ir jāņem vērā šo fenomenu.

Tāpat interesanti ir tas, ka daļiņu tunelis ir forma astoņstūra nevis pa apli, jo daudzi ir. Leņķi veido īsu sadaļās. Tie ir sakārtoti fiksētas detektori un sistēma, kas pārvalda to paātrinātu daļiņu staru.

struktūra

Hadronu paātrinātājs, uzsākšana, kas ir saistīta ar daudzām detaļām un uztraukums par zinātnieku - pārsteidzošs ierīce. Visi paātrinātājs sastāv no diviem gredzeniem. Mazs gredzenu sauc par protonu sinhronu vai lietot saīsinājumus - PS. Liels gredzens - Super Proton Sinhrotronā vai SPS. Kopā divi gredzeni, dod izklīdinātu porciju 99,9% gaismas ātrumu. Tādējādi paātrinātājs pieaugumu un enerģijas protonu, palielinot to kopējo enerģiju 16 reizes. Tas arī ļauj daļiņas saduras ar otru aptuveni 30 Mill. Laiks / s. 10 stundas. 4 galvenie detektori iegūst lielākajā daļā 100 terabaitiem digitālo datu sekundē. datu dēļ individuāliem faktoriem saņemšana. Piemēram, tie var atklāt elementāras daļiņas, kas ir negatīva elektrisko lādiņu, un ir puse spin. Tā kā šīs daļiņas ir nestabila, tad tieši to atklāšana nav iespējams, ir iespējams noteikt tikai to enerģiju, ko izstaro noteiktā leņķī pret gaismas asi. Šis solis tiek saukts pirmais sprūda līmenis. Šis solis seko vairāk nekā 100 īpašas datu kartes, kuras ir integrētas loģikas īstenošanā. Šī daļa ir raksturīgs ar to, ka saņem datus laikā, ir izvēle vairāk nekā 100 tysyach datu bloku vienā sekundē. Tad šie dati tiek izmantoti analīzei, kas notiek izmantojot augstāka līmeņa mehānismu.

Next Level Systems, tieši otrādi, saņemt informāciju no visām detektora plūsmu. Programmatūras detektors darbojas tīklā. Tur tā izmantos lielu skaitu datoru, lai apstrādātu turpmāku datu blokus, vidējais laiks starp blokiem - 10 mikrosekundēm. Programmas būs nepieciešams izveidot zīmi daļiņas, kas atbilst sākotnējam punktu. Rezultāts ir datu kopums veido sastāv no impulsu, enerģiju, un citu ceļu, kas radās viena pasākuma laikā.

akseleratora daļas

Visi akseleratoru var iedalīt 5 galvenās daļas:

1) elektronu-pozitronu paātrinātājs daļiņu. Daļu ir apmēram 7 tysyach magnēti ar supravadītāju īpašībām. Ar viņiem notiek caur gredzenveida virzienā gaismas tuneli. Un arī tie stars tiek fokusēts vienā plūsmā, kuru platums samazinās līdz platumu vienā matiem.

2) Compact mionu solenoid. Šis detektors ir paredzēts vispārējās mērķim. Šādā detektoru meklē jaunu parādību, un, piemēram, meklēt Higsa daļiņu.

3) Detector LHCb. Šīs ierīces nozīme ir meklēt kvarki un daļiņas pretējām tos - antiquarks.

4) toroidal uzstādīšana ATLAS. Šis detektors ir paredzēts fiksācijas no muons.

5) Alice. Šis detektors uztver sadursmes svina joni, un protonu protonu sadursmes.

Problēmas sākas LHC

Neskatoties uz to, ka klātbūtne augsto tehnoloģiju novērš iespēju kļūdu praksē viss ir atšķirīgs. aizkavēšanās, kā arī neveiksmes laikā akseleratora montāžas laikā. Man jāsaka, ka šis negaidīta situācija nebija. Ierīce ir daudzas nianses un prasa tādu precizitāti, ka zinātnieki sagaidīt līdzīgus rezultātus. Piemēram, viena no problēmām, kas saskaras ar zinātniekiem uzsākt laikā - atteikums magnēts, kas pievērsās sijas protonu tieši pirms sadursmes. Šo nopietns negadījums izraisīja iznīcināšanu stiprinājuma dēļ no supravadītāju magnētu zudumu.

Šī problēma radās 2007. gadā. Sakarā ar to, uzsākšana Collider atlikta vairākas reizes, un jūnijā atklāšana notika gandrīz gadu paātrinātājs vēl sākusies.

Pēdējais uzsākšana Collider bija veiksmīga, tas apkopo daudzu terabaitiem datu.

Hadronu paātrinātājs, uzsākšana, kas notika 5. aprīlī, 2015., veiksmīgi darbojas. Mēneša laikā sijas būs tramdīt ap gredzenu, pakāpeniski palielinot jaudu. Par pētījuma mērķi, kā, piemēram, nē. sadursme enerģijas sijas tiks palielināts. Par liftu vērtība no 7 līdz 13 tev tev. Šis palielinājums ļaus redzēt jaunas iespējas sadursmes daļiņu.

2013. un 2014. gadā. bija nopietni tehniskās apskates tuneļu, paātrinātāji, detektori un citu aprīkojumu. Rezultāts bija 18 bipolāri magnēti tiek supravadītāju funkciju. Jāatzīmē, ka kopējais skaits no tiem ir 1232 gab. Tomēr atlikušie magnēti nav palicis nepamanīts. Pretējā gadījumā mēs aizstātu sistēmu aizsardzību pret atdzišanas, ielieciet uzlabojusies. Uzlaboja arī dzesēšanas sistēmu magnētus. Tas ļauj viņiem palikt pie zemām temperatūrām, ar maksimālu jaudu.

Ja viss iet labi, nākamais uzsākšana paātrinātāja notiks tikai pēc trim gadiem. Ar šajā periodā ir plānots plānoto darbu, lai uzlabotu, tehnisko pārbaudi Collider.

Jāatzīmē, ka remonta izmaksas santīma, neņemot vērā izmaksas. Hadronu paātrinātājs, sākot ar 2010. gadu, ir cena, kas atbilst 7,5 miljardus. Eiro. Šis skaitlis parāda visu projekta pirmajā vietā sarakstā no dārgākajiem projektiem vēstures zinātnē.

Jaunākās ziņas

Hadronu paātrinātājs, uzsākšana, kas notika pēc pārtraukuma, bija veiksmīga. Interesanti dati tika savākti. Piemēram, pierādījumi tika prezentēts, ka mūsdienu idejai par pareizajiem daļiņām. Tas ir iespējams, pateicoties pareizai darbībai CMS un LHCb detektoriem. Šie detektori samazinājuma BS pārtverts divas Meson, kas ir tiešā pierādījumu precizitātes mūsdienu teorijas.

Ir vērts uzdot jautājumu, kā ir pierādījums šo teoriju. Viens veids - tas ir piesaistīt jaunus daļiņām. Tas ir, ja sadursme būs jaunas elementārdaļiņas, kas nozīmē, ka mūsdienu teorija jāpārskata.

Zinātnieki vērsta uzmanība uz daļiņu, jo tā var parādīt, vai vismaz atvērt durvis virzienā supersymmetry. Tas ir labs sākums turpmākai studiju un darba zinātnisko pētījumu centra Ženēvā.

Kas tālāk?

Pēc tam, kad notiks nākamā modernizāciju Collider uzdevums būs ar turpmāku izpēti daļiņām. Jo īpaši tas būs nepieciešams, lai uzzinātu vairāk par Higsa bozonu. Neskatoties uz to, ka šis atklājums tika apbalvots ar Nobela prēmiju, nevis visas tās īpašības pilnībā saprot un pierādīts. Tāpēc zinātnieki ir garš un grūts darbs pie pētījuma šo apbrīnojamo daļiņām.

Bez tam, jums ir jāturpina strādāt, lai pierādītu vai atspēkotu teoriju supersymmetry. Lai gan tas šķiet mazliet fantastisks, bet tas ir tiesības pastāvēt. Nedomāju, ka visa uzmanība tiek pievērsta tikai uz pirmo jautājumu nozīme katram projektam ir sava komanda zinātnieku, kas strādā šajā jomā.

Protams, tas nav visiem uzdevumiem, kas jārisina, lai zinātniekiem. Ar katru jaunu terabaitu informācijas saņēmis jautājumu sarakstu pastāvīgi papildināts, un viņu atbildes var sekot gadu gaitā.