Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider miksi? Missä?

Historia kaasulta jonka tiedämme tänään Large Hadron Collider alkaa enemmän vuodesta 2007. Aluksi se alkoi kronologia kaasupolkimen syklotroni. Laite oli pieni laite, joka mahtuu helposti pöydälle. Sitten tarina kiihdyttimiä on kehittynyt tasaisesti. Näytti siltä synkrotronisäteilytutkimuslaitos synkrotronisäteilyn.

Historiassa ehkä kaikkein viihdyttävä oli kauden 1956-1957 vuosi. Tuolloin Neuvostoliiton tieteen ja erityisesti fysiikka, ei jäljessä ulkomaisia veljekset. Käyttäen kertynyt vuosien kokemus, Neuvostoliiton fyysikko nimeltä Vladimir Veksler tehnyt läpimurron tiedettä. Ne ovat tehokkain synkrotroni tuolloin luotiin. Sen työkyky oli 10 GeV (10 miljardia elektroni volttia). Tämän jälkeen löytö on jo aiheuttanut vakavia esimerkkejä kiihdyttimiä: LEP-TÖRMÄYTIN, kiihdyttimen Sveitsin, Saksan, Yhdysvaltojen. Niillä kaikilla on yksi yhteinen päämäärä - tutkimus alkeishiukkasten kvarkkien.

Large Hadron Collider luotiin ensinnäkin ponnistelujen ansiosta Italian fyysikko. Ja hänen nimensä oli Carlo Rubbia, Nobel-palkittu. Aikana sen toiminta Rubbia toiminut ohjaajana Euroopan ydinfysiikan tutkimusjärjestön. Päätettiin rakentaa ja käyttää LHC on paikan päällä tutkimuskeskuksessa.

Missä Hadron Collider?

Collider sijoitettu rajalla Sveitsin ja Ranskan. Pituus sen ympärysmitta on 27 km, ja niin se on nimeltään suuri. kiihdytin rengas menee takaisin 50-175 metriä. Magneetti 1232 on asetettu collider. Ne ovat suprajohtavia, mikä tarkoittaa sitä, voidaan kehittää enintään kenttä kiihtyvyys, koska energiakustannukset tällaisten magneettien ovat lähes poissa. Kokonaispaino kukin magneetti on 3,5 tonnia, jonka pituus on 14,3 m.

Kuten mikä tahansa fyysinen kohde, Large Hadron Collider tuottaa lämpöä. Siksi on välttämätöntä jatkuvasti viileänä. Tätä tarkoitusta varten, lämpötila pidetään 1,7 K, kun käytetään 12000000 litraa nestemäistä typpeä. Lisäksi, nestemäistä heliumia (700000 litraa) käytetään jäähdytykseen, ja mikä tärkeintä - paine on käytetty, joka on kymmenen kertaa alempi kuin normaali ilmakehän paine.

Lämpötila 1,7 K: een on -271 astetta. Tällainen lämpötila on lähes lähellä absoluuttista nollapistettä. Absoluuttinen nolla kutsutaan alimman mahdollisen raja, joka voi olla fyysisen ruumiin.

Sisempi osa tunnelin ei ole vähemmän kiinnostavaa. On niobium-titaanista suprajohtava kaapeli mahdollisuuksia. Niiden pituus on 7600 km. Kokonaispainosta on 1200 tonnia kaapeleita. Sisätilojen Cable - plexus johdot 6300 yhteensä etäisyys 1500000000km. Tämä pituus on yhtä suuri kuin 10 tähtitieteellisiä yksikköä. Esimerkiksi, etäisyys maasta aurinko on 10 tällaista yksikköä.

Jos puhumme sen maantieteellinen sijainti, voidaan sanoa, että Collider renkaat sijaitsevat kaupunkien välissä Saint-Genis ja Forno Voltaire sijaitsee Ranskan puolella, sekä Marin ja Vessurat - Sveitsin puolella. Pieni rengas, jota kutsutaan PS, ulottuu rajalla halkaisijan.

Olemassaolon

Jotta voitaisiin vastata kysymykseen "Mikä on LHC", sinun täytyy kääntyä tutkijat. Monet tutkijat sanovat, että se on loistava keksintö koko voimassaolon ajan, tieteen, ja että tiede ilman sitä, jonka tiedetään tänään, vain ei ole mitään järkeä. Olemassaolo ja käynnistää Large Hadron Collider ovat mielenkiintoisia, että törmäys hiukkasia LHC on räjähdys. Kaikki pienhiukkaset hajottaa eri suuntiin. Muodostaa uusia hiukkasia, mikä voi selittää olemassaoloa ja merkitystä monien.

Ensimmäinen asia, että tutkijat ovat yrittäneet löytää näitä hiukkasia kaatui - se on teoreettisesti ennustettu fyysikko Peter Higgs alkeishiukkasfysiikka nimeltään "Higgsin bosoni". Tämä upea hiukkanen on operaattorin tiedot, pidetään. Silti se on nimeltään "hiukkanen Jumala". Avaamatta sitä siirtyisi tutkijoita ymmärtämään maailmankaikkeuden. On huomattava, että vuonna 2012, 4. heinäkuuta Hadron Collider (käynnistä se osittain onnistunut) auttaa löytämään samanlaisen hiukkasen. Tähän mennessä tutkijat yrittävät tutkia sitä tarkemmin.

Kuinka kauan ...

Tietenkin kysymys on aiheellinen, miksi tutkijat niin kauan tutkia näitä hiukkasia. Jos sinulla on laite, voit käyttää sitä, ja joka kerta ampua enemmän ja enemmän dataa. Se, että työn LHC - se on kallis ilo. Yksi käynnistää maksaa suuren summan. Esimerkiksi vuotuinen energiankulutus on yhtä suuri 800 miljoonaa. KW / h. Tämä kuluva energiamäärä kaupungin, jonka väkiluku on noin 100000. Ihminen, keskimääräiseen standardeja. Tähän ei sisälly ylläpitokustannuksia. Toinen syy - on, että LHC räjähdys tapahtuu, kun vastakkain protonien sitoutunut tuottaa suuria tietomääriä: tietokoneella luettavat tiedot, joten käsittely vie paljon aikaa. Jopa vaikka tietokoneiden tehon tiedot vastaanottaneiden suuretkin tämän päivän vaatimuksia.

Toinen syy - se on yhtä kuuluisa pimeää ainetta. Työskentelevät tutkijat kanssa collider tähän suuntaan, varma, että näkyvällä alueella maailmankaikkeus on vain 4%. Oletetaan, että loput - se on pimeä aine ja pimeä energia. Kokeellisesti yrittää todistaa, että tämä teoria on oikea.

Hadron Collider: puolesta tai sitä vastaan

Esitetty teoria pimeän aineen kyseenalaistaa turvallisuuden olemassaolon LHC. Heräsi kysymys: "Hadron Collider: puolesta tai sitä vastaan?" Hän oli huolissaan monet tutkijat. Kaikki suuret mielet maailman on jaettu kahteen ryhmään. "Vastustajat" ovat esittäneet mielenkiintoisen teorian, että jos tällainen asia on olemassa, niin se on sen vastakohta hiukkanen. Ja törmäys hiukkasten kiihdytin näkyy tummempi osa. Oli riski, että tummat ja mikä osa näemme kasvot. Sitten se voisi johtaa kuolemaan maailmankaikkeuden. Kuitenkin ensimmäisen käynnistyksen jälkeen LHC tämä teoria on osittain rikki.

Seuraava merkitys tulee räjähdys maailmankaikkeuden, tai pikemminkin - syntymä. Uskotaan, että törmäys voidaan havaita, kuinka maailmankaikkeus käyttäytyi ensimmäisen sekunnin olemassaolon. Miten hän huolehti alkuperästä alkuräjähdyksen. Uskotaan, että hiukkanen törmäys prosessi on hyvin samanlainen kuin se, joka oli alussa syntymän maailmankaikkeuden.

Ainakin jälleen upea ajatus tiedemiehet tarkistetaan - se on eksoottisia malleja. Tuntuu uskomattomalta, mutta on teoria, joka viittaa siihen, että on olemassa muita ulottuvuuksia ja maailmankaikkeuksia kuin meille ihmisille. Ja kumma kyllä, kaasupoljin ja pystyvät auttamaan.

Yksinkertaisesti sanottuna, olemassaolon tarkoituksen kaasupolkimen on ymmärtää, mitä maailmankaikkeus on, miten se on luotu, vahvistaa tai kumota kaikki olemassa teoria hiukkasten ja siihen liittyviä ilmiöitä. Tietenkin se veisi vuosia, mutta jokaisen käynnistyksen, uusia löytöjä, jotka kumosi tiedemaailmassa.

Tietoja kiihdytin

Kaikki tietävät, että kiihdytin kiihdyttää hiukkaset jopa 99% valon nopeudesta, mutta monet eivät tiedä, että prosenttiosuus on +99,9999991%: n valon nopeudella. Tämä hämmästyttävä luku on järkevää, koska täydellinen suunnittelu ja voimakkaiden magneettien nopeuttaa. Meidän tulisi myös huomata joitakin vähemmän tunnettuja tosiasioita.

Numerot tuotettu partikkelien törmäysten kiihdytyksen aikana

Protonien lukumäärä on nippu	100 Bln. (1011)
määrä nippujen	ja 2808
Määrä kulkee protonin palkkien ilmaisimen vyöhykkeen	jopa 31000000. toisia vyöhykkeitä 4
Määrä partikkelin törmäyksistä risteyksessä	20
Volyymi per törmäys data	noin 1,5 Mt
Määriä hiukkasia Higgs	1 bitti 2,5 sekunnin välein (täydellä Säteen intensiteetti ja noudatetaan tiettyjä oletuksia partikkelien ominaisuuksia Higgs)

Noin 100 miljoonaa. DatavirtaanSI jotka tulevat kustakin kaksi ilmaisinta voi muutamassa sekunnin jälkeen yli 100000 CD. Vain yhden kuukauden levyjen lukumäärä on saavuttanut sellaiselle korkeudelle, että kun ne vahvistavat pinossa, se riittää kuuhun. Siksi päätettiin ei kerätä kaikki tiedot, jotka tulevat ilmaisimet, vaan ainoastaan ne, jotka saavat käyttää tiedonkeruujärjestelmä, joka itse asiassa toimii suodattimena datalle. Päätettiin tallentaa vain 100 tapahtumista aikaan räjähdyksen. Kirjataan nämä tapahtumat ovat arkistoida datakeskuksen LHC järjestelmän, joka sijaitsee Euroopan hiukkasfysiikan laboratorio, joka on myös paikka kaasupolkimen asentoon. Kirjataan tapahtumat, jotka on kirjattu, ja ne, jotka edustavat tiedeyhteisön suurin intressi.

jälkikäsittelyjärjestelmässä

Tallennuksen jälkeen sata kilotavua dataa voidaan käsitellä. Tätä tarkoitusta varten yli kaksi miljoonaa tietokonetta sijaitsee CERNissä. Näissä tietokoneissa on raakasokerin tietojen ja muodostumista niiden emästä, joka on analysoitaessa. Edelleen generoidaan datavirta ohjataan tietokoneverkkoon GRID. Tämä online verkko yhdistää tuhansia tietokoneita, jotka sijaitsevat eri toimielimissä ympäri maailmaa, sitoo yli sata suurista keskuksista, jotka sijaitsevat kolmessa maanosassa. Kaikki tällaiset kohdat on kytketty Cern käyttämällä optisia kuituja, - maksimaalisen datanopeuden.

Puhuminen tosiasiat, on syytä mainita myös rakenteesta fyysisen indikaattoreita. Tunneli kiihdytin on poikkeama 1,4% vaakatasosta. Tämä tehtiin ensimmäinen paikka laittaa suurimman osan kiihdyttimen tunnelin monoliittinen kallioon. Näin syvyys Sijoitus vastakkaisilla puolilla ovat eri. Jos oletamme järvestä, joka sijaitsee lähellä Geneve, syvyys on 50 metriä. Vastakkaiseen osaan syvyys on 175 metriä.

Mielenkiintoista on se, että Kuun vaiheet vaikuttavat kiihdytin. Se saattaa tuntua kaukaiselta kohde voi toimia etäältä. Mutta on huomattava, että aikana täysikuu, kun on aalto maa Geneven alueella, nousee jopa 25 senttimetriä. Tämä vaikuttaa pituus Collider. Pituus siten kasvatetaan 1 mm, ja säteen energia muutetaan 0,02%. Koska energian säteen ohjaus on katsottava enintään 0,002%, tutkijat on otettava huomioon tätä ilmiötä.

Myös mielenkiintoista on, että Collider tunneli on muodoltaan kahdeksankulmainen pikemminkin kuin ympyrä, koska monet ovat. Kulmat muodostettu lyhyiksi osuuksiksi. Ne on järjestetty kiinteät ilmaisimet ja järjestelmä, joka hallinnoi nopeutetun hiukkassuihku.

rakenne

Hadron Collider, jonka käynnistäminen liittyy lukuisia yksityiskohtia ja jännitystä tiedemiehet - hämmästyttävä laite. Kaikki kiihdytin koostuu kahdesta renkaasta. Pieni rengas kutsutaan protoni synkrotronisäteilyn tai käyttää lyhenteitä - PS. Suuri rengas - Super Proton Synchrotron tai SPS. Yhdessä nämä kaksi Renkaat sallivat disperssi osuus 99,9% valon nopeus. Näin collider lisääntyy ja energia protonien, lisätä niiden kokonaisenergiasta 16 kertaa. Se mahdollistaa myös hiukkaset törmäävät toisiinsa noin 30 Mill. Aika / s. 10 tuntia. 4 tärkeimmät ilmaisimet saadaan enintään 100 teratavua digitaalisen datan sekunnissa. Vastaanottaa tietoja johtuen yksilöllisistä tekijöistä. Esimerkiksi ne voivat havaita alkeishiukkaset, joilla on kielteinen sähkövarauksen, ja on puoli-spin. Koska nämä hiukkaset ovat epästabiileja, sitten suoraan niiden havaitsemista mahdoton on mahdollista havaita vain niiden energia voidaan päästää tietyssä kulmassa palkin akselin. Tämä vaihe on kutsutaan ensimmäiseksi kynnystaso. Tätä vaihetta seuraa yli 100 erityistä dataa kortteja, jotka on integroitu logiikka toteuttamiseen. Tämä osa on tunnettu siitä, että aikana datan vastaanottamisen on valikoima yli 100 tysyach datalohkoja yhden sekunnin. Sitten näitä tietoja käytetään analyysiin, joka tapahtuu käyttämällä korkeamman tason mekanismi.

Next Level Systems, päinvastoin, saa tietoja kaikilta ilmaisimen virtaus. Ohjelmisto ilmaisin toimii verkossa. Siellä se käyttää useita tietokoneita käsitellä myöhemmin datalohkojen, välinen keskimääräinen aika lohkojen - 10 mikrosekuntia. Ohjelmat täytyy luoda merkki hiukkasten, jotka vastaavat alkuperäistä pistettä. Tuloksena on datajoukon muodostettu koostuu vauhtia, energian, ja muut polku, jotka nousivat esiin yksi tapahtuma.

kiihdytin osat

Kaikki kiihdytin voidaan jakaa 5 tärkeimmät osat:

1) elektroni-positroni kiihdytin collider. Osa on noin 7 tysyach magneetteja, jossa on suprajohtava ominaisuuksia. Niiden kanssa tapahtuu rengasmaisen keilan suuntaan tunnelin. Ja myös ne keskittyvät palkkiin yhden virran, jonka leveys pienenee leveys yhden hiukset.

2) Compact Muon solenoidi. Tämä ilmaisin on suunniteltu yleiskäyttöön. Tällaisessa ilmaisin etsivät uusia ilmiöitä ja, esimerkiksi, etsi Higgsin hiukkanen.

3) Detector LHCb. Merkitys tässä laitteessa on etsiä kvarkit ja hiukkaset vastustanut niitä - antiquarks.

4) Toroidal asennus ATLAS. Tämä ilmaisin on suunniteltu kiinnittämiseksi myonit.

5) Alice. Tämän ilmaisimen kaappaa törmätessään lyijyionit, ja protoni-protoni törmäyksiä.

Vaikeudet alkavat LHC

Huolimatta siitä, että läsnäolo korkean teknologian poistaa mahdollisuuden virheiden käytännössä kaikki on erilaista. Aikana viive, samoin kuin epäonnistuminen aika kaasupolkimen kokoonpano. Täytyy sanoa, että tämä odottamaton tilanne ei ollut. Laite sisältää monia vivahteita ja vaatii niin tarkasti, että tutkijat odottavat samanlaisia tuloksia. Esimerkiksi yksi ongelmista, jotka kohtasivat tiedemiehet käynnistyksen aikana - kieltäytyminen magneetin, joka keskittyi palkit protoneja välittömästi ennen törmäystä. Tämä vakava onnettomuus johtui tuhoaminen vuoren takia menetyksen suprajohtava magneetti.

Tämä ongelma syntyi vuonna 2007. Sen takia, käynnistää Collider lykätty useaan kertaan, ja kesäkuussa käynnistää tapahtui, lähes vuoden Collider vielä aloitettu.

Viimeinen käynnistäminen Collider onnistui, se kerää monet teratavua dataa.

Hadron Collider, käynnistää tapahtuneen 5. huhtikuuta 2015 onnistuneesti toimii. Kuukauden aikana palkit jahdata ympäri rengasta, vähitellen kasvava valta. Tavoitteet Tutkimuksen sinänsä mitään. törmäysenergiaan palkit lisätään. Arvo hissi 7-13 TeV TeV. Tämä lisäys mahdollistaa nähdä uusia mahdollisuuksia törmäys hiukkasia.

Vuonna 2013 ja 2014. oli vakavia teknisiä tarkastuksia tunneleita, kiihdyttimiä, ilmaisimet ja muut laitteet. Tuloksena oli 18 kaksisuuntainen magneetteja suprajohtava toiminto. On huomattava, että kokonaismäärä niistä on 1232 kappaletta. Kuitenkin jäljellä magneetit eivät ole jääneet huomaamatta. Muuten korvata järjestelmä suojaa kylmyydeltä, laittaa parantunut. Myös parannettu jäähdytysjärjestelmä magneetteja. Näin ne voivat pysyä matalissa lämpötiloissa, maksimiteholla.

Jos kaikki menee hyvin, seuraavaksi käynnistää kaasupolkimen tapahtuu vasta kolmen vuoden kuluttua. Tällä kaudella on tarkoitus suunnitellun pyrkiä parantamaan, teknisen tarkastelun Collider.

On huomattava, että korjauskustannukset penniäkään, ottamatta huomioon kustannuksia. Hadron Collider, vuodesta 2010 on sama arvo kuin 7,5 miljardia. Euroa. Tämä luku näyttää koko projektin ensimmäinen paikka luettelossa kallein hankkeita tieteen historiassa.

Viimeaikaiset uutiset

Hadron Collider, jonka käynnistäminen tapahtui tauon jälkeen, oli onnistunut. Mielenkiintoisia tietoja kerättiin. Esimerkiksi esitetty todisteita siitä, että uusi ajatus oikean hiukkasia. Tämä on mahdollista ansiosta moitteetonta toimintaa CMS ja LHCb ilmaisimet. Nämä ilmaisimet rappeutuminen BS pyytämät kaksi mesonin, joka on suora todisteita uskollisuus moderneja teorioita.

Kannattaa kysyä kysymys, miten on osoitus tämän teorian. Yksi tapa - tämä on kaapata uusia hiukkasia. Eli jos törmäys tulee uusia alkeishiukkasia, mikä tarkoittaa sitä, että nykyaikainen teoria olisi tarkistettava.

Tutkijat kohdistanut huomion hiukkasen koska se voi näyttää, tai ainakin avaa oven suuntaan supersymmetrian. Tämä on hyvä alku lisätutkimuksia ja työn tieteellisen tutkimuskeskuksen Genevessä.

Mitä seuraavaksi?

Jälkeen seuraavaksi tapahtuu modernisointi Collider annetaan tehtäväksi lisätutkimuksia hiukkasia. Erityisesti on tarpeen oppia lisää Higgsin bosoni. Huolimatta siitä, että tämä löytö sai Nobelin palkinnon, eivät kaikki sen ominaisuudet täysin ymmärretty ja todistettu. Siksi tutkijat ovat pitkän ja vaikean työn tutkimiseen tämän hämmästyttävän hiukkasia.

Lisäksi sinun on jatkettava työtä vahvistaa tai kumota teoria supersymmetrian. Vaikka se tuntuu vähän loistava, mutta sillä on oikeus olla olemassa. Älä ajattele, että kaikki huomio on annettu vain ensimmäiseen kysymykseen merkitystä kunkin hankkeen on oma ryhmä tiedemiehiä, jotka työskentelevät tällä alalla.

Tietenkään tämä ei ole kaikkia tehtäviä, jotka on osoitettu tutkijat. Jokaisen uuden teratavun saatujen tietojen lista kysymyksiä jatkuvasti täydennetään, ja vastaukset voidaan tarkastella vuosien varrella.