Col·lisionador d'hadrons: Inici. El gran col·lisionador d'hadrons per què? On és?

Història de l'accelerador, que coneixem avui com el gran col·lisionador d'hadrons s'inicia més des de 2007. Inicialment es va començar amb la cronologia de l'accelerador del ciclotró. El dispositiu era un petit dispositiu que cal fàcilment a la taula. A continuació, la història dels acceleradors s'ha desenvolupat de manera constant. Va aparèixer sincrotró i el sincrotró.

En la història de potser la més entretinguda va ser el període de 1956 a 1957 anys. En aquest moment, la ciència soviètica, particularment la física, no es queda enrere germans estrangers. Usant els anys acumulats d'experiència, el físic soviètic anomenat Vladimir Veksler va fer un gran avanç en la ciència. Ells són el sincrotró més potent en el moment en què es va crear. La seva capacitat de treball era de 10 GeV (10 miliard de electró volts). Després d'aquest descobriment ja ha creat greus exemples d'acceleradors: LEP, un accelerador de Suïssa, Alemanya, Estats Units. Tots ells tenen un objectiu comú - l'estudi de les partícules fonamentals dels quarks.

El Gran Col·lisionador d'Hadrons es va crear en el primer lloc gràcies als esforços del físic italià. I el seu nom era Carlo Rubbia, Premi Nobel. Durant la seva activitat Rubbia va treballar com a director de l'Organització Europea per a la Investigació Nuclear. Es va decidir crear i executar el col·lisionador d'hadrons és el centre de recerca en el lloc.

On Col·lisionador d'Hadrons?

Col·lisionador col·loca a la frontera entre Suïssa i França. La seva longitud de la circumferència de 27 quilòmetres, amb el que s'anomena gran. anell de l'accelerador es remunta 50 a 175 metres. L'imam 1232 s'estableix col·lisionador. Ells són superconductors, el que significa que un pot desenvolupar un camp màxim per l'acceleració, ja que els costos de l'energia d'aquests imants estan pràcticament absents. El pes total de cada imant és de 3,5 tones a una longitud de 14,3 metres.

Igual que qualsevol objecte físic, el Gran Col·lisionador d'Hadrons genera calor. Per tant, cal constantment fresc. Amb aquesta finalitat, la temperatura es manté a 1,7 K usant 12 milions de litres de nitrogen líquid. A més, l'heli líquid (700.000 litres) s'utilitza per a la refrigeració, i el més important - s'utilitza la pressió, que és deu vegades inferior a la pressió atmosfèrica normal.

Temperatura de 1,7 K centígrads és -271 graus. Tal temperatura és gairebé prop de zero absolut. El zero absolut és cridat el límit més baix possible, el que pot tenir un cos físic.

La part interior del túnel no és menys interessant. Hi ha cable superconductor de niobi-titani amb possibilitats. La seva longitud és de 7600 quilòmetres. El pes total és de 1.200 tones de cables. L'interior del cable - un plexe de cables 6300 amb una distància total de 1,5 mil milions de quilòmetres. Aquesta longitud és igual a 10 unitats astronòmiques. Per exemple, la distància de la terra al sol és de 10 tals unitats.

Si parlem de la seva ubicació geogràfica, es pot dir que els anells col·lisionador es troben entre les ciutats de Sant-Genis i Forno Voltaire va localitzar al costat francès, així com Marín i Vessurat - amb el costat suís. Anell petit, anomenat PS, s'estén al llarg de la frontera del diàmetre.

La raó de ser

Per tal de respondre a la pregunta "Quin és l'LHC", cal recórrer als científics. Molts científics diuen que és el gran invent per a tot el període d'existència de la ciència, i que la ciència sense, que és conegut per nosaltres avui en dia, simplement no té sentit. L'existència i la posada en marxa del Gran Col·lisionador d'Hadrons està interessat que la col·lisió de partícules en l'LHC és una explosió. Totes les partícules fines es dispersen en diferents direccions. Per formar noves partícules, que poden explicar l'existència i el significat de molts.

La primera cosa que els científics han tractat de trobar aquestes partícules es va estavellar - es va predir teòricament pel físic Peter Higgs la partícula elemental anomenada el "bosó de Higgs". Aquesta impressionant partícula és un portador de la informació, són considerats. No obstant això, se l'anomena "partícula de Déu". En obrir-lo es mouria als científics a entendre l'univers. Cal assenyalar que en 2012, 4 de juliol de Hadrons (començament ell va tenir èxit en part) per ajudar a trobar una partícula similar. Fins ara, els científics estan tractant d'estudiar en detall.

Quant de temps ...

Per descomptat, sorgeix immediatament la pregunta, per què els científics estan tan llargs per estudiar aquestes partícules. Si vostè té un dispositiu, es pot executar, i cada vegada que disparar més i més dades. El fet que el treball de l'LHC - és un plaer car. Una posada en marxa costa una gran suma. Per exemple, el consum anual d'energia és igual a 800 milions. KW / h. Aquesta quantitat d'energia consumida de la ciutat amb una població d'al voltant de 100 mil. L'home, en els estàndards mitjana. Això no inclou els costos de manteniment. Una altra de les raons - és que l'explosió LHC que es produeix quan s'enfronta als protons units a produir un gran volum de dades: informació llegible per ordinador perquè el processament porta molt de temps. Fins i tot malgrat que la potència dels ordinadors que reben la informació, fins i tot gran per als estàndards d'avui dia.

Una altra de les raons - no és menys famosa matèria fosca. Els científics que treballen amb aquesta direcció colisionador d'assegurar-se que el rang visible de l'univers és només el 4%. Se suposa que la resta - és la matèria fosca i l'energia fosca. Tractant de demostrar experimentalment que aquesta teoria és correcta.

Col·lisionador d'hadrons: a favor o en contra

Va presentar la teoria de la matèria fosca en dubte la seguretat de l'existència de l'LHC. Va sorgir la pregunta: "col·lisionador d'hadrons: a favor o en contra?" Estava preocupat a molts científics. Totes les grans ments del món es divideixen en dues categories. "Els oponents" han presentat una interessant teoria que si existeix tal cosa, llavors ha de ser la partícula oposada. I la col·lisió de partícules en l'accelerador apareix part més fosca. Hi havia el risc que la part fosca i la part que veiem cara. Llavors es podria portar a la mort de l'univers. No obstant això, després de la primera arrencada de l'LHC aquesta teoria ha estat en part fràgil.

El segueix en importància ve una explosió de l'univers, o més aviat - el naixement. Es creu que la col·lisió es pot observar com l'univers es va comportar en els primers segons de l'existència. La forma en què es va ocupar de l'origen del Big Bang. Es creu que el procés de col·lisió de partícules és molt similar a la que estava al principi del naixement de l'univers.

Almenys una altra idea fabulosa que els científics van comprovar - és models exòtics. Sembla increïble, però hi ha una teoria que suggereix que hi ha altres dimensions i universos com nosaltres els éssers humans. I per estrany que sembli, l'accelerador i són capaços d'ajudar.

En poques paraules, el propòsit de l'existència de l'accelerador és entendre el que és l'univers, com es va crear, a provar o refutar qualsevol teoria existent de partícules i fenòmens relacionats. Per descomptat, es necessitarien anys, però amb cada inici, nous descobriments que van bolcar el món de la ciència.

Dades sobre l'accelerador

Tothom sap que l'accelerador de partícules s'accelera fins a un 99% la velocitat de la llum, però no molta gent sap que el percentatge és igual al 99.9999991% de la velocitat de la llum. Aquesta xifra increïble té sentit a causa del disseny perfecte i potents imants accelerar. També hem de tenir en compte alguns dels fets menys coneguts.

Els números produïts en la col·lisió de les partícules durant l'acceleració

El nombre de protons en un manat	a 100 mln. (1011)
nombre de raïms	a 2808
El nombre de transmetre feixos de protons a la zona detector	fins a 31 milions. segones zones 4
El nombre de col·lisions de partícules en la intersecció	a 20
Volum per les dades de col·lisions	al voltant de 1,5 MB
Quantitats de partícules Higgs	1 bit cada 2,5 segons (a plena intensitat del feix i d'acord amb certes suposicions sobre les propietats de les partícules de Higgs)

Aproximadament 100 milions de dòlars. Fluxos de dades que provenen de cadascun dels dos detectors principals pot en qüestió de segons per completar més de 100.000 CDs. En només un mes el nombre de discos han arribat a una altura tal que quan s'estableixen a la pila, seria suficient per a la lluna. Per això es va decidir no recollir totes les dades que provenen dels detectors, però només aquells que estan autoritzats a utilitzar el sistema de recollida de dades, que de fet actua com un filtre per a les dades. Es va decidir gravar només 100 esdeveniments que van ocórrer en el moment de l'explosió. Gravats aquests esdeveniments seran arxivar el centre de dades del sistema LHC, que es troba al Laboratori Europeu de Física de Partícules, que és també el lloc de la posició de l'accelerador. S'han de registrar els esdeveniments que s'han registrat, i els que representen a la comunitat científica el major interès.

tractament posterior

Després de gravar un centenar de kilobytes de dades a processar. Amb aquesta finalitat, més de dos milions d'ordinadors situats al CERN. Objectiu d'aquests equips és el processament de les dades en brut i la formació de la seva base, que serà útil per a anàlisi addicional. A més flux de dades generat serà dirigit a una xarxa d'ordinadors de GRID. Aquesta xarxa en línia connecta a milers d'ordinadors que es troben en diferents institucions de tot el món, s'uneix a més d'un centenar dels principals centres, que estan ubicats en tres continents. Tots aquests punts estan connectats amb el CERN utilitzant fibres òptiques - per a la taxa de dades màxima.

Parlant de fets, cal esmentar també sobre l'estructura dels indicadors físics. accelerador túnel és una desviació de 1,4% des del pla horitzontal. Això es va fer en el primer lloc per posar la major part del túnel de l'accelerador a la roca monolítica. Així, la profunditat de la col·locació en els costats oposats són diferents. Si assumim des del llac, que es troba prop de Ginebra, la profunditat és de 50 metres. La part oposada té una profunditat de 175 metres.

L'interessant és que les fases lunars afecten l'accelerador. Podria semblar com un objecte distant pot actuar a distància. No obstant això, s'observa que durant la lluna plena, quan hi ha un augment de la terra a la zona de Ginebra, augmentant fins a 25 centímetres. Això afecta la longitud de la col·lisionador. Longitud d'aquesta manera s'incrementa en 1 mil·límetre, i l'energia del feix es canvia per 0,02%. Ja que l'energia del feix de control s'ha de mantenir fins el 0,002%, els investigadors han de tenir en compte aquest fenomen.

També interessant és que el túnel col·lisionador té la forma d'un octàgon en lloc d'un cercle, ja que molts són. Angles formats de seccions curtes. Estan disposats detectors fixos i el sistema que gestiona el feix de partícules accelerat.

estructura

Col·lisionador d'Hadrons, el llançament dels quals està associat amb molts dels detalls i l'emoció dels científics - un dispositiu impressionant. Tot accelerador consta de dos anells. Petit anell anomenat sincrotró de protons o, per utilitzar abreviatures - PS. Anell gran - Súper Sincrotró de Protons, o MSF. Junts, els dos anells de permetre que la porció dispersa a 99,9% de la velocitat de la llum. Per tant col·lisionador augmenta i l'energia de protons, augmentant la seva energia total de 16 vegades. També permet que les partícules col·lisionen entre si aproximadament 30 Mill. Temps / s. durant 10 hores. 4 detectors principals s'obté en la majoria de 100 terabytes de dades digitals per segon. Recepció de dades a causa de factors individuals. Per exemple, poden detectar partícules elementals, que tenen una càrrega elèctrica negativa, i tenen una mitja volta. Atès que aquestes partícules són inestables, a continuació, dirigir la seva detecció impossible és possible detectar només la seva energia per a ser emesa en un cert angle amb l'eix del feix. Aquest pas es diu un primer nivell de tret. Aquest pas és seguit per més de 100 targetes de dades especials, que estan integrats en la implementació de la lògica. Aquesta part es caracteritza perquè durant la recepció de dades és una selecció de blocs de dades de més de 100 tysyach en un segon. Llavors, aquestes dades s'utilitzen per a l'anàlisi, que es produeix mitjançant un mecanisme de nivell superior.

Següent Nivell de Sistemes, per contra, rebre informació de tot el flux del detector. detector de programari funciona a la xarxa. No s'utilitzarà una gran quantitat d'equips per a processar blocs de dades posteriors, el temps mitjà entre els blocs de - 10 microsegons. Programes necessitaran crear una marca de partícules, el que correspon al punt original. El resultat és un conjunt de dades format que consisteix en l'impuls, l'energia, i una altra trajectòria que va sorgir durant un esdeveniment.

parts d'accelerador

Tot l'accelerador pot ser dividida en 5 parts principals:

1) el col·lisionador accelerador d'electrons-positrons. La part és d'uns 7 imants tysyach amb propietats superconductores. Amb ells es produeix a través de l'adreça anul·lar del túnel biga. I també se centren un feix en un flux l'amplada disminueix a l'amplada d'un sol pèl.

2) solenoide compacte de muons. Aquest detector està dissenyat per al propòsit general. En un detector d'aquest tipus són la recerca de nous fenòmens i, per exemple, la recerca de la partícula de Higgs.

3) detector LHCb. La importància d'aquest dispositiu és la recerca de quarks i les partícules se'ls oposen - antiquarks.

4) El ATLAS instal·lació toroïdal. Aquest detector està dissenyat per a la fixació dels muons.

5) Alice. Aquest detector capta xocar ions de plom, i les col·lisions protó-protó.

Les dificultats d'iniciar l'LHC

Tot i que la presència d'alta tecnologia elimina la possibilitat d'errors en la pràctica tot és diferent. Durant un retard, així com el temps de fallada del conjunt de l'accelerador. He de dir que aquesta situació no era inesperada. El dispositiu conté molts matisos i requereix tal precisió que els científics esperen resultats similars. Per exemple, un dels problemes que enfronten els científics durant el llançament - la negativa de l'imam, que es va centrar feixos de protons immediatament abans de la col·lisió. Aquest greu accident va ser causat per la destrucció de la muntanya a causa de la pèrdua d'imant superconductor.

Aquest problema va sorgir l'any 2007. A causa d'això, el llançament del col·lisionador posposada diverses vegades, i al juny el llançament es va dur a terme, gairebé un any Colisionador començat encara.

L'últim llançament del col·lisionador s'ha realitzat correctament, reuneix molts terabytes de dades.

Col·lisionador d'Hadrons, el llançament dels quals va tenir lloc el 5 d'abril de 2015, opera amb èxit. Durant les bigues mes perseguirà per tot el ring, augmentant gradualment el poder. Els objectius per a l'estudi com a tal, no. s'incrementaran rajos d'energia de col·lisió. El valor d'elevació de 7 a 13 TeV TeV. Aquest augment permetrà veure noves oportunitats en la col·lisió de partícules.

En 2013 i 2014. eren les inspeccions tècniques greus de túnels, acceleradors, detectors i altres equips. El resultat va ser de 18 imants bipolars estan funció superconductor. Cal assenyalar que el nombre total d'ells és 1232 peces. No obstant això, els imants restants no han passat desapercebudes. Altrament es reemplaça el sistema de protecció contra el refredament, es va posar millorat. També millora el sistema de refredament d'imants. Això els permet mantenir-se a baixes temperatures, amb una potència màxima.

Si tot va bé, la propera posada en marxa de l'accelerador es durà a terme només després de tres anys. A través d'aquest període s'han programat el treball planificat per millorar, l'examen tècnic del col·lisionador.

Cal assenyalar que la reparació costa un cèntim, sense tenir en compte el cost. Col·lisionador d'hadrons, a partir del 2010 té un valor igual a 7,5 mil milions. Euro. Aquesta figura mostra la totalitat del projecte en el primer lloc en la llista dels projectes més cars de la història de la ciència.

Notícies recents

Col·lisionador d'Hadrons, el llançament dels quals va tenir lloc després de la ruptura, s'ha realitzat correctament. Es van recollir dades d'interès. Per exemple, es van presentar proves que la idea moderna de les partícules correctes. Això es fa possible gràcies al bon funcionament dels detectors CMS i LHCb. Aquests detectors de BS descomposició atrapat per dues fondes, el que evidència directa fidelitat teories modernes.

Val la pena fer la pregunta, com és la prova d'aquesta teoria. Una manera - es tracta de la captura de noves partícules. És a dir, si una col·lisió serà noves partícules elementals, el que significa que la teoria moderna ha de ser revisat.

Els científics van centrar la seva atenció en la partícula, ja que pot mostrar, o almenys obrir la porta en la direcció de la supersimetria. Aquest és un bon punt de partida per al seu estudi i treball al Centre de Recerca Científica a Ginebra.

Què segueix?

Després passarà després modernització del col·lisionador tindrà la tasca d'un major estudi de partícules. En particular, caldrà aprendre més sobre el bosó de Higgs. Tot i que va ser concedit per aquest descobriment amb el Premi Nobel, no totes les seves propietats totalment entès i demostrat. Per tant, els científics tenen un treball llarg i difícil en l'estudi d'aquest sorprenent partícules.

A més, la necessitat de seguir treballant per provar o refutar la teoria de la supersimetria. Encara que sembla una mica fantàstica, però no té dret a existir. No pensi que se li dóna tota l'atenció només a la primera qüestió d'importància per a cada projecte té el seu propi equip de científics que treballen en aquest camp.

Per descomptat, això no és totes les tasques que s'han d'abordar per als científics. Amb cada nou terabyte d'informació rebut una llista de preguntes completar-se, i les seves respostes es poden consultar a través dels anys.