Hadron Collider: Start. The Large Hadron Collider hvorfor? Hvor er?

History of akseleratoren, som vi i dag kjenner som Large Hadron Collider begynner mer siden 2007. Utgangspunktet det startet med kronologien i akseleratoren av syklotronen. Enheten var en liten enhet som passer godt på bordet. Da historien om akseleratorer har utviklet seg jevnt. Det viste synkrotron og synkrotron.

I historien til kanskje den mest underholdende var perioden fra 1956 til 1957 år. På den tiden sovjetiske vitenskap, spesielt fysikk, ikke lag bak utenlandske brødre. Ved hjelp av det akkumulerte års erfaring, den sovjetiske fysikeren heter Vladimir Veksler gjort et gjennombrudd i vitenskap. De er den kraftigste synkrotron på den tiden ble opprettet. Dens arbeidskapasitet var 10 GeV (10 milliarder elektronvolt). Etter denne oppdagelsen har allerede skapt alvorlige eksempler på akseleratorer: Large Electron-Positron Collider, en akselerator sveitsiske, Tyskland, USA. De har alle et felles mål - studiet av grunnleggende partikler av kvarker.

The Large Hadron Collider ble opprettet i første omgang takket være innsatsen til den italienske fysikeren. Og hans navn var Carlo Rubbia, nobelprisvinneren. I løpet av sin aktivitet jobbet Rubbia som regissør på den europeiske organisasjonen for kjernefysisk forskning. Det ble besluttet å bygge og drive LHC er på stedet forskningssenter.

Hvor Hadron Collider?

Collider plassert på grensen mellom Sveits og Frankrike. Lengde på sin omkrets er 27 kilometer, og så det kalles stor. akselerator ringen går tilbake 50 til 175 meter. Magneten 1232 er innstilt slagmøllen. De er superledende, noe som betyr at man kan utvikle en maksimal felt for akselerasjon, ettersom energiomkostningene ved slike magneter er praktisk talt fraværende. Den totale vekt av hver magnet er 3,5 tonn ved en lengde på 14,3 meter.

Som enhver fysisk objekt, genererer Large Hadron Collider varme. Derfor er det nødvendig å stadig kjølig. For dette formål, blir temperaturen opprettholdt ved 1,7 K under anvendelse av 12 millioner liter flytende nitrogen. I tillegg er flytende helium (700.000 liter) benyttes for kjøling, og viktigst - trykk benyttes, som er ti ganger lavere enn det normale atmosfæretrykk.

Temperatur 1.7 K Celsius er -271 grader. En slik temperatur er nesten nær det absolutte nullpunkt. Absolutte null kalles den lavest mulige grense, som kan ha en fysisk legeme.

Den indre del av tunnelen er ikke mindre interessant. Det er niob-titan-superledende kabel med muligheter. Deres lengde er 7600 kilometer. Den totale vekten er 1.200 tonn kabler. Det indre av kabelen - en plexus av ledninger 6300 med en total avstand på 1,5 milliarder kilometer. Denne lengden er lik 10 astronomiske enheter. For eksempel, avstanden fra jorden til solen er 10 slike enheter.

Hvis vi snakker om sin geografiske beliggenhet, kan det sies at Collider ringene ligge mellom byene Saint-Genis og Forno Voltaire ligger på den franske siden, samt Marin og Vessurat - med den sveitsiske siden. Liten ring, kalt PS, strekker seg langs grensen av diameteren.

Raison d'être

For å svare på spørsmålet "Hva er LHC", må du slå til forskerne. Mange forskere sier at det er flott oppfinnelse for hele perioden av eksistensen av vitenskap, og at vitenskap uten den, som er kjent for oss i dag, bare ikke fornuftig. Eksistensen og lanseringen av Large Hadron Collider er interessant i at en kollisjon mellom partiklene i LHC er en eksplosjon. Alle de fine partikler spres i forskjellige retninger. For å danne nye partikler, noe som kan forklare eksistensen og betydningen av mange.

Det første som forskere har forsøkt å finne disse partiklene krasjet - det er teoretisk spådd av fysikeren Peter Higgs elementærpartikkel kalt "Higgs boson". Denne slående partikkel er en bærer av informasjon, er vurdert. Likevel er det som kalles en "partikkel Gud". Åpning det ville flytte forskere til å forstå universet. Det bør bemerkes at i 2012, 4. juli, Hadron Collider (starter det delvis lyktes) for å finne et lignende partikkel. Til dags dato, er forskerne prøver å studere det i detalj.

Hvor lenge vil ...

Selvfølgelig, oppstår spørsmålet umiddelbart, hvorfor er forskere så lang tid å studere disse partiklene. Hvis du har en enhet, kan du kjøre den, og hver gang for å skyte mer og mer data. Det faktum at arbeidet med LHC - det er en dyr fornøyelse. En lansering koster en stor sum. For eksempel er det årlige energiforbruket tilsvarer 800 millioner kroner. KW / t. Denne mengden energi som forbrukes byen med en befolkning på rundt 100 000. Man, på gjennomsnittlig standarder. Dette inkluderer ikke vedlikeholdskostnader. En annen grunn - er at LHC eksplosjon som oppstår når pitting protonene bundet for å fremstille et stort volum av data: en datamaskinlesbar informasjon slik at behandlingen tar lang tid. Selv til tross for at kraften av datamaskiner som mottar informasjonen, selv store etter dagens standarder.

En annen grunn - det er ikke mindre berømte mørk materie. Forskere som arbeider med slagmøllen i denne retning, forsikret om at det synlige området av universet er bare 4%. Det forutsettes at resten - det er mørk materie og mørk energi. Eksperimentelt prøver å bevise at denne teorien er riktig.

Hadron Collider: for eller mot

Sett frem teorien om mørk materie kalt inn spørsmålet sikkerheten til eksistensen av LHC. Spørsmålet oppsto: "Hadron Collider: for eller imot?" Han var bekymret for mange forskere. Alle de store ånder av verden er delt inn i to kategorier. "Motstanderne" har lagt frem en interessant teori om at hvis en slik sak eksisterer, så det må være det motsatte partikkel. Og en kollisjon mellom partikler i akseleratoren mørkere delen. Det var en risiko for at den mørke delen og den delen som vi ser ansiktet. Da kan det føre til døden av universet. Men etter første start LHC denne teorien har vært delvis ødelagt.

Neste i betydning kommer en eksplosjon av universet, eller rettere sagt - fødsel. Det antas at kollisjonen kan observeres hvordan universet oppførte seg i de første sekundene av eksistens. Måten hun så etter opprinnelsen til Big Bang. Det antas at partikkelkollisjonsprosess er meget lik den som var ved begynnelsen av fødselen av universet.

Minst en fantastisk idé som forskerne sjekket - det eksotiske modeller. Det virker utrolig, men det er en teori som tilsier at det er andre dimensjoner og universer som oss mennesker. Og merkelig nok, gasspedalen og er i stand til å hjelpe.

Enkelt sagt, er hensikten med eksistensen av gasspedalen er å forstå hva universet er, hvordan den ble opprettet, for å bevise eller motbevise noen eksisterende teori av partikler og beslektede fenomener. Selvfølgelig ville det ta år, men med hver start, nye funn som veltet vitenskapens verden.

Fakta om gasspedalen

Alle vet at akseleratoren akselererer partiklene opp til 99% lysets hastighet, men ikke mange vet at andelen er lik 99,9999991% av lysets hastighet. Denne utrolige tallet er fornuftig på grunn av den perfekte design og kraftige magneter akselerere. Vi bør også merke noen av de mindre kjente fakta.

Tallene som produseres i en kollisjon mellom partiklene under akselerasjon

Det antall protoner i en haug	til 100 milliarder. (1011)
antall bunter	til 2808
Antallet passerer protonstråler i detektorsonen	opp til 31 mill. den andre sone 4
Antallet partikler kolliderer i skjæringspunktet	til 20
Volum pr kollisjon data	ca 1,5 MB
Mengder av partikler Higgs	1 bit hvert 2,5 sekund (med full intensitet av strålen og i samsvar med visse antagelser om egenskapene til partiklene Higgs)

Ca 100 millioner kroner. Strømmer av data som kommer fra hver av de to hoved detektorer kan i løpet av noen sekunder å fullføre mer enn 100.000 CDer. På bare en måned hvor mange plater har nådd en slik høyde at når de legger ned i bunken, ville det være nok til månen. Det ble derfor besluttet ikke å samle alle data som kommer fra detektorene, men bare de som får lov til å bruke datainnsamling system, som faktisk fungerer som et filter for dataene. Det ble besluttet å ta opp bare 100 hendelser som skjedde på tidspunktet for eksplosjonen. Innspilte disse hendelsene vil være å arkivere datasenteret i LHC-systemet, som ligger på det europeiske laboratoriet for partikkelfysikk, som også er stedet for gasspedalen posisjon. Vil bli registrert hendelsene som har blitt registrert, og de som representerer det vitenskapelige samfunn størst interesse.

behandling

Etter innspillingen hundre kilobytes med data som skal behandles. For dette formålet, mer enn to millioner datamaskiner ligger i CERN. Hensikten med disse maskinene er behandlingen av rådata og dannelsen av deres base, noe som vil være nyttig for videre analyse. Ytterligere generert datastrøm blir sendt til et datamaskinnettverk GRID. Dette online nettverket kobler tusenvis av datamaskiner som er plassert på ulike institusjoner rundt om i verden, binder mer enn hundre store sentre, som er plassert på tre kontinenter. Alle slike punkter er forbundet med CERN ved hjelp av optiske fibrer - for maksimal datahastighet.

Snakker av fakta, er det nødvendig å nevne også om strukturen av de fysiske indikatorer. Tunnel akselerator er et avvik på 1,4% i forhold til horisontalplanet. Dette ble gjort i første omgang å sette det meste av akseleratoren tunnel i monolittisk rock. Dermed dybden for plassering på motsatte sider er forskjellig. Hvis vi antar fra sjøen, som ligger i nærheten av Genève, dybden er 50 meter. Den motstående del har en dybde på 175 meter.

Det interessante er at månefase påvirke gasspedalen. Det kan virke som et fjernt objekt kan fungere på avstand. Men det er kjent at ved fullmåne, når det er en bølge av land i Genève-området, stiger med så mye som 25 centimeter. Dette påvirker lengden på Collider. Lengde for derved å øke med en millimeter, og stråleenergien forandres ved 0,02%. Siden energien i strålekontroll må holdes opp til 0,002%, må forskerne ta hensyn til dette fenomenet.

Også interessant er at Collider tunnelen har form som en åttekant i stedet for en sirkel, som mange er. Vinkler som dannes av korte seksjoner. De er ordnet faste detektorer og det system som styrer den akselerert partikkelstråle.

struktur

Hadron Collider, lanseringen av som er forbundet med mange av detaljene og spenningen av forskere - en fantastisk enhet. Alle akselerator består av to ringer. Liten ring som kalles proton synkrotron eller, for å bruke forkortelser - PS. Stor ring - Super Proton Synchrotron eller SPS. Sammen de to ringene tillate den disperse partiet til 99,9% med lysets hastighet. Således møllen øker og energien av protoner, øke sin totale energi av 16 ganger. Den tillater også at partiklene kolliderer med hverandre omtrent 30 mill. Tid / s. i 10 timer. 4 hoveddetektorer oppnås maksimalt 100 terabyte med digitale data per sekund. Motta data på grunn av individuelle faktorer. For eksempel kan de detekterer elementærpartikler, som har en negativ elektrisk ladning, og har en halv-spinn. Siden disse partikler er ustabil, så dirigere deres påvisning umulig er mulig å detektere bare deres energi som skal avgis ved en viss vinkel i forhold til stråleaksen. Dette trinn kalles et første triggernivå. Dette trinnet er etterfulgt av mer enn 100 spesielle datakort, som er integrert i den logiske gjennomføring. Denne delen er karakterisert ved at i løpet av mottak av data som er et utvalg av mer enn 100 tysyach datablokker i ett sekund. Deretter blir disse data benyttes for analyse, noe som skjer ved hjelp av en overordnet mekanisme.

Next Level Systems, omvendt, å motta informasjon fra alle detektorstrømmen. Programvare detektor opererer i nettverket. Der vil den bruke et stort antall maskiner for å behandle påfølgende datablokker, den gjennomsnittlige tiden mellom blokkene i - 10 mikrosekunder. Programmer må det dannes et merke av partikler, som svarer til det opprinnelige punktet. Resultatet er et datasett som dannes består av momentum, energi, og andre bane som oppsto i løpet av en hendelse.

akselerator deler

All akselerator kan deles inn i 5 hoveddeler:

1) den elektron-positron akselerator slagmøllen. Den del er ca 7 tysyach magneter med supraledende egenskaper. Med dem skjer gjennom den ringformede strålens retning tunnelen. Og også de fokusere en stråle i en strømning med en bredde som avtar til bredden av en enkelt hår.

2) Kompakt myon solenoid. Denne detektoren er konstruert for generelle formål. I en slik detektor søker etter nye fenomener og, for eksempel ved å søke etter Higgs partikkelen.

3) Detektor LHCb. Betydningen av denne anordning er å søke etter kvarkene og partiklene motstående dem - antikvarker.

4) Den toroidale installasjon ATLAS. Denne detektoren er beregnet for fiksering av de myoner.

5) Alice. Denne detektoren fanger kolliderende blyioner, og proton-proton kollisjoner.

Vanskeligheter starter LHC

Til tross for at tilstedeværelsen av høyteknologi eliminerer muligheten for feil i praksis er alt annerledes. Under en forsinkelse, samt svikt tiden av gasspedalen montering. Jeg må si at denne uventede situasjonen var det ikke. Enheten inneholder mange nyanser og krever en slik presisjon at forskere forventer lignende resultater. For eksempel, en av de problemene som møtte forskerne under utskytning - avslag av magneten, som fokuserte stråler av protoner umiddelbart før kollisjonen. Denne alvorlige ulykken ble forårsaket av ødeleggelse av fjellet på grunn av tap av superledende magnet.

Dette problemet oppsto i 2007. På grunn av det, lanseringen av Collider utsatt flere ganger, og i juni lanseringen fant sted, nesten et år Collider ennå ikke startet.

Den siste lanseringen av Collider var vellykket, avslutningen mange terabyte med data.

Hadron Collider, lanseringen av som fant sted den 5. april 2015 opererer med hell. I løpet av måneden bjelker vil jage rundt ringen, gradvis økende makt. Målene for studiet som sådan, nei. kollisjon energistråler skal økes. Verdien av heisen fra 7 til 13 TEV TEV. Denne økningen vil tillate å se nye muligheter i en kollisjon mellom partikler.

I 2013 og 2014. var alvorlige tekniske inspeksjoner av tunneler, akseleratorer, detektorer og annet utstyr. Resultatet var 18 bipolare magnetene er superledende funksjon. Det bør bemerkes at det totale antall av dem er 1232 stykker. Imidlertid har de rester magnetene ikke gått ubemerket hen. Ellers vi skifter system for beskyttelse mot nedkjøling, sette forbedret. Også forbedret kjølesystem av magneter. Dette gjør det mulig for dem å forbli ved lave temperaturer, med maksimal kraft.

Hvis alt går bra, vil den neste lanseringen av akseleratoren skje først etter tre år. Gjennom denne perioden er planlagt planlagt arbeid for å forbedre den tekniske undersøkelsen av Collider.

Det bør bemerkes at reparasjonen koster en krone, uten tanke på kostnadene. Hadron Collider, som i 2010 har en verdi lik 7,5 milliarder. Euro. Dette tallet viser hele prosjektet i første omgang på listen over de dyreste prosjektene i vitenskapens historie.

Siste nytt

Hadron Collider, lanseringen av som fant sted etter pause, var vellykket. Interessante data ble oppsamlet. For eksempel ble bevis frem at den moderne ideen om de riktige partikler. Dette er gjort mulig takket være riktig drift av CMS og LHCb detektorer. Disse detektorer forfall BS fanget av to meson, som er direkte bevis fidelity moderne teorier.

Det er verdt å stille spørsmålet, hvordan er det bevis for denne teorien. En måte - dette er fangst av nye partikler. Det vil si, hvis en kollisjon vil være nye elementærpartikler, noe som betyr at den moderne teorien bør gjennomgås.

Forskere fokusert oppmerksomhet på partikkelen, fordi den kan bli vist, eller i det minste å åpne døren i retning av supersymmetri. Dette er en god start for videre studier og arbeid i Center for Scientific Research i Genève.

Hva blir det neste?

Etter å ha gått til å skje neste modernisering av Collider vil få i oppgave å videre studier av partikler. Spesielt vil det være nødvendig å lære mer om Higgs boson. Til tross for at denne oppdagelsen ble tildelt Nobels fredspris, ikke alle dens egenskaper fullt ut forstått og anerkjent. Derfor forskere har en lang og vanskelig arbeid på studiet av denne fantastiske partikler.

I tillegg må du fortsette å arbeide for å bevise eller motbevise teorien om supersymmetri. Selv om det virker litt fantastisk, men det har en rett til å eksistere. Tror ikke at all oppmerksomhet er gitt bare til den første utgaven av betydning for hvert prosjekt har sitt eget team av forskere som arbeider på dette feltet.

Selvfølgelig, dette er ikke alle oppgaver som må tas opp til forskere. Med hver ny terabyte med informasjon mottatt en liste med spørsmål stadig supplert, og svarene kan bli sett opp gjennom årene.