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

Historie af speederen, som vi i dag kender som Large Hadron Collider begynder mere siden 2007. Oprindeligt startede med kronologien i acceleratoren af cyklotron. Enheden var en lille enhed, der nemt passer på bordet. Så historien om acceleratorer har udviklet sig støt. Det syntes synkrotronen og synkrotron.

I historien om den måske mest underholdende var perioden fra 1956 til 1957 år. På det tidspunkt, sovjetiske videnskab, især fysik, ikke halter bagefter udenlandske brødre. Ved hjælp af de akkumulerede års erfaring, den sovjetiske fysiker ved navn Vladimir Veksler gjort et gennembrud i videnskaben. De er de mest magtfulde synkrotron på det tidspunkt blev oprettet. Dens arbejdsevne var 10 GeV (10 milliarder elektronvolt). Efter denne opdagelse allerede har skabt alvorlige eksempler på acceleratorer: Stor Electron-Positron Collider, en accelerator schweiziske, Tyskland, USA. De har alle et fælles mål - studiet af fundamentale partikler af kvarker.

Large Hadron Collider blev skabt i de første plads takket være indsatsen fra den italienske fysiker. Og hans navn var Carlo Rubbia, nobelprismodtager. I løbet af sin aktivitet arbejdede Rubbia som instruktør på Den Europæiske Organisation for Nuclear Research. Det blev besluttet at opbygge og drive LHC er på stedet forskningscenter.

Hvor Hadron Collider?

Collider placeret på grænsen mellem Schweiz og Frankrig. Længden af sin omkreds er 27 kilometer, og så kaldes det store. accelerator ring går 50 til 175 meter tilbage. Magneten 1232 er sat Collider. De superledende, hvilket betyder man kan udvikle en maksimal felt til acceleration, da energiomkostningerne til sådanne magneter er stort set fraværende. Den samlede vægt af hver magnet er 3,5 tons på en længde på 14,3 meter.

Som enhver fysisk objekt, Large Hadron Collider genererer varme. Derfor er det nødvendigt hele tiden at cool. Til dette formål er temperaturen holdes ved 1,7 K anvendelse af 12 millioner liter flydende nitrogen. Desuden er flydende helium (700.000 liter) anvendes til køling, og vigtigst - bruges det tryk, der er ti gange lavere end det normale atmosfæriske tryk.

Temperatur 1.7 K centigrade er -271 grader. Sådan temperatur er næsten tæt på det absolutte nulpunkt. Absolut nul kaldes den lavest mulige grænse, som kan have en fysisk krop.

Den indre del af tunnelen er ikke mindre interessant. Der er niobium-titan superledende kabel med muligheder. Deres længde er 7600 km. Den samlede vægt er 1.200 tons kabler. Det indre af kablet - en plexus af ledninger 6300 med en samlet distance på 1,5 milliarder kilometer. Denne længde er lig med 10 astronomiske enheder. For eksempel er afstanden fra jorden til solen er 10 sådanne enheder.

Hvis vi taler om sin geografiske placering, kan det siges, at Collider ringene ligger mellem byerne Saint-Genis og Forno Voltaire ligger på den franske side, samt Marin og Vessurat - med den schweiziske side. Lille ring, kaldet PS, strækker sig langs grænsen af diameteren.

Den eksistensberettigelse

For at besvare spørgsmålet: "Hvad er LHC", skal du slå til forskerne. Mange forskere siger, at det er den store opfindelse i hele den periode af eksistensen af videnskab, og at videnskaben uden at det, som er kendt for os i dag, bare ikke giver mening. Eksistensen og lanceringen af Large Hadron Collider er interessante i at sammenstødet af partikler i LHC er en eksplosion. Alle de fine partikler scatter i forskellige retninger. For at danne nye partikler, hvilket kan forklare eksistensen og betydningen af mange.

Den første ting, at forskerne har forsøgt at finde disse partikler styrtede - det er teoretisk forudsagt af fysikeren Peter Higgs elementarpartikel kaldet "Higgs-partikel". Denne bedøvelse partikel er bærer af information, betragtes. Alligevel er det kaldes en "partikel Gud". Åbning det ville flytte forskerne til at forstå universet. Det skal bemærkes, at i 2012, 4. juli Hadron Collider (starter det delvist lykkedes) at hjælpe med at finde en lignende partikel. Til dato, er forskerne forsøger at studere det i detaljer.

Hvor længe vil ...

Selvfølgelig er spørgsmålet straks opstår, hvorfor er forskerne så lang tid at studere disse partikler. Hvis du har en enhed, kan du køre det, og hver gang til at skyde flere og flere data. Det faktum, at arbejdet i LHC - det er en dyr fornøjelse. En lancering koster en stor sum. For eksempel er den årlige energiforbrug er lig med 800 mio. KW / t. Denne mængde energi, der forbruges i byen med en befolkning på omkring 100 tusind. Man, efter gennemsnitlige standarder. Dette omfatter ikke omkostninger til vedligeholdelse. En anden grund - er, at LHC eksplosion, der opstår, når grubetæring protonerne bundet til at producere en stor mængde data: en computer-læsbar information, således at behandlingen tager en masse tid. Selv på trods af, at effekten af computere, der modtager oplysningerne, selv store efter nutidens standarder.

En anden grund - det er ikke mindre berømte mørkt stof. Forskere der arbejder med collider i denne retning, sikker på, at det synlige område af universet er kun 4%. Det antages, at resten - det er mørkt stof og mørk energi. Eksperimentelt forsøger at bevise, at denne teori er korrekt.

Hadron Collider: for eller imod

Fremsatte teorien om mørkt stof sat spørgsmålstegn sikkerheden om eksistensen af LHC. Spørgsmålet opstod: "Hadron Collider: for eller imod?" Han var bekymret mange forskere. Alle de store hjerner i verden er opdelt i to kategorier. "Modstandere" har fremsat en interessant teori om, at hvis der findes en sådan sag, så må det være det modsatte partikel. Og kollision af partikler i acceleratoren vises mørkere del. Der var en risiko for, at den mørke del og den del, som vi ser ansigt. Så kan det føre til døden af universet. Men efter første start LHC denne teori har været delvist brudt.

Næste i betydning kommer en eksplosion af universet, eller rettere - fødslen. Det menes, at kollisionen kan observeres, hvordan universet opførte sig i de første sekunder af eksistens. Den måde, hun kiggede efter oprindelsen af Big Bang. Det menes, at den partikelkollision processen er meget lig den, der var i begyndelsen af universets fødsel.

Mindst en anden fabelagtig idé, som forskere tjekket - det er eksotiske modeller. Det synes utroligt, men der er en teori, der tyder på, at der er andre dimensioner og universer ligesom os mennesker. Og mærkeligt nok, speederen og er i stand til at hjælpe.

Kort sagt er formålet med eksistensen af acceleratoren er at forstå, hvad universet er, hvordan det blev skabt, for at bevise eller modbevise nogen eksisterende teori af partikler og relaterede fænomener. Selvfølgelig ville det tage år, men med hver start, nye opdagelser, der væltede den videnskabelige verden.

Fakta om speederen

Alle ved, at speederen accelererer partikler op til 99% af lysets hastighed, men ikke mange mennesker ved, at den procentdel er lig med 99,9999991% af lysets hastighed. Denne fantastiske tal giver mening på grund af det perfekte design og kraftige magneter accelerere. Vi bør også bemærke nogle af de mindre kendte fakta.

Numrene fremstillet i kollision af partikler under acceleration

Antallet af protoner i en flok	til 100 mia. (1011)
antal bundter	til 2808
Antallet af passerer proton bjælker i detektoren zone	op til 31 mio. anden zone 4
Antallet af partikelkollisioner ved skæringspunktet	til 20
Volumen pr kollision data	omkring 1,5 MB
Mængder af partikler Higgs	1 bit hver 2,5 sekunder (ved fuld intensitet af bjælken og i overensstemmelse med visse antagelser om egenskaberne af de partikler Higgs)

Ca. 100 millioner. Datastrømme, der kommer fra hver af de to vigtigste detektorer kan i løbet af få sekunder at gennemføre mere end 100.000 cd'er. På bare en måned antal diske har nået en sådan højde, at når de fastsætter i stakken, ville det være nok til månen. Det blev derfor besluttet ikke at indsamle alle de data, der kommer fra detektorerne, men kun dem, der er tilladt at bruge dataindsamlingssystemet, som faktisk fungerer som et filter for dataene. Det blev besluttet at optage kun 100 begivenheder, der fandt sted på tidspunktet for eksplosionen. Indspillede disse begivenheder vil være at arkivere datacenteret af LHC-systemet, som er placeret på det europæiske laboratorium for partikelfysik, der er også stedet for speederen position. Vil blive indspillet de begivenheder, der er blevet optaget, og dem, der repræsenterer det videnskabelige samfund den største interesse.

efterbehandling

Efter at have indspillet hundrede kilobyte data, der skal behandles. Til dette formål, mere end to millioner computere placeret i CERN. Formålet med disse computere er behandlingen af rådata og dannelsen af deres base, som vil være nyttige til yderligere analyse. Yderligere genererede datastrøm vil blive dirigeret til et computernetværk GRID. Denne online netværk forbinder tusindvis af computere, der er placeret i forskellige institutioner rundt om i verden, binder mere end hundrede store centre, som er placeret på tre kontinenter. Alle sådanne punkter er forbundet med CERN anvendelse af optiske fibre - for maksimal datahastighed.

Apropos fakta, er det nødvendigt at nævne også om strukturen af de fysiske indikatorer. Tunnel acceleratoren er en afvigelse på 1,4% fra det horisontale plan. Dette blev gjort i første omgang at sætte det meste af speederen tunnel i monolitisk sten. Således dybden af placering på de modstående sider er forskellige. Hvis vi antager fra søen, som ligger i nærheden af Geneve, dybden er 50 meter. Den modsatte del har en dybde på 175 meter.

Det interessante er, at månens faser påvirker speederen. Det kan synes som et fjernt objekt kan virke på afstand. Men det skal bemærkes, at i løbet af en fuldmåne, når der er en bølge af jord i området Genève, stiger med så meget som 25 centimeter. Dette påvirker længden af Collider. Længde derved øges med 1 millimeter, og strålens energi ændres med 0,02%. Siden skal holdes op til 0,002% af energien i strålen kontrol, skal forskerne tage hensyn til dette fænomen.

Også interessant er, at Collider tunnel har form af en ottekant snarere end en cirkel, som mange er. Vinkler dannet af korte sektioner. De er arrangeret faste detektorer og systemet, der administrerer den fremskyndede partikelstråle.

struktur

Hadron Collider, lanceringen af som er forbundet med mange af detaljerne og spændingen ved forskerne - en fantastisk enhed. Alle accelerator består af to ringe. Lille ring kaldet proton synkrotron eller for at bruge forkortelser - PS. Stor ring - Super Proton Synchrotronbestrålingscenter, eller SPS. Sammen de to ringe tillader den disperse portion til 99,9% af lysets hastighed. Således collider forhøjelser og energien af protoner, hvilket forøger deres samlede energi af 16 gange. Den tillader også partiklerne kolliderer med hinanden ca. 30 Mill. Tid / s. i 10 timer. 4 store detektorer opnås højst 100 terabytes af digitale data per sekund. Modtagelse af data på grund af individuelle faktorer. For eksempel kan de detektere elementarpartikler, der har en negativ elektrisk ladning, og har en halv-spin. Da disse partikler er ustabil, derefter direkte deres påvisning umulige er muligt at detektere kun deres energi at blive udsendt i en bestemt vinkel til bjælken akse. Dette trin kaldes et første trigger niveau. Dette trin efterfølges af mere end 100 specielle datakort, som er integreret i logik implementering. Denne del er kendetegnet ved, at under modtagelse af data er et udvalg af mere end 100 tysyach datablokke i et sekund. Derefter anvendes disse data til analyse, som opstår ved anvendelse af et højere niveau mekanisme.

Næste Level Systems, omvendt modtage information fra alle detektoren flow. Software detektor opererer i netværket. Der vil den bruge et stort antal computere til at behandle de efterfølgende datablokke, den gennemsnitlige tid mellem blokkene af - 10 mikrosekunder. Programmer skal oprette et mærke af partikler, der svarer til det oprindelige punkt. Resultatet er et datasæt dannet bestående af momentum, energi og andre sti, der opstod under en hændelse.

accelerator dele

Alt accelerator kan opdeles i 5 hoveddele:

1) elektrondonorforbindelsen positron accelerator collider. Den del er omkring 7 tysyach magneter med superledende egenskaber. Med dem sker gennem den ringformede strålens retning tunnel. Og også de fokuserer en bjælke i et flow, hvis bredde aftager til bredden af et enkelt hår.

2) Kompakt muon solenoide. Denne detektor er beregnet til generelle formål. I en sådan detektor søger efter nye fænomener og for eksempel søge efter Higgs partiklen.

3) Detektor LHCb. Betydningen af denne enhed er at søge efter kvarker og partiklerne modsatrettede dem - antikvarker.

4) toroideformede installation ATLAS. Denne detektor er konstrueret til fiksering af myoner.

5) Alice. Denne detektor indfanger kolliderende blyioner, og proton-proton kollisioner.

Vanskeligheder starter LHC

På trods af, at tilstedeværelsen af højteknologi eliminerer muligheden for fejl i praksis alt er anderledes. Under en forsinkelse, samt den manglende tid af speederen forsamling. Jeg må sige, at denne uventede situation ikke var. Enheden indeholder mange nuancer og kræver en sådan præcision, at forskerne forventer lignende resultater. For eksempel er en af de problemer, der står over for forskerne under opsendelsen - afvisning af magneten, som fokuserede stråler af protoner umiddelbart før kollisionen. Denne alvorlige ulykke var forårsaget af ødelæggelsen af bjerget på grund af tabet af superledende magnet.

Dette problem opstod i 2007. På grund af det, lanceringen af Collider udskudt flere gange, og i juni lanceringen fandt sted, endnu næsten et år Collider startede.

Den sidste lancering af Collider var en succes, det samler mange terabytes af data.

Hadron Collider, lanceringen af som fandt sted den 5. april 2015 med succes opererer. I løbet af måneden bjælker vil jage rundt i ringen, gradvist stigende magt. Målsætningerne for undersøgelsen som sådan, nej. kollision energi bjælker vil blive øget. Værdien af elevator fra 7 til 13 TeV TeV. Denne stigning vil gøre det muligt at se nye muligheder i kollision af partikler.

I 2013 og 2014. var alvorlige tekniske inspektioner af tunneler, acceleratorer, detektorer og andet udstyr. Resultatet var 18 bipolære magneter superledende funktion. Det skal bemærkes, at det samlede antal af dem er 1232 stykker. Imidlertid har de resterende magneter ikke gået ubemærket hen. Ellers vi udskifter system til beskyttelse mod nedkøling, sætte forbedret. Også forbedret kølesystemet af magneter. Det giver dem mulighed for at forblive ved lave temperaturer, med maksimal effekt.

Hvis alt går godt, vil den næste lancering af acceleratoren kun finde sted efter tre år. Gennem denne periode er planlagt planlagt arbejde på at forbedre den tekniske gennemgang af Collider.

Det skal bemærkes, at reparationen koster en krone, uden at i betragtning af omkostningerne. Hadron Collider, fra 2010 har en værdi svarende til 7,5 mia. Euro. Dette tal viser hele projektet i første omgang på listen over de dyreste projekter i videnskabens historie.

Seneste nyheder

Hadron Collider, lanceringen af som fandt sted efter pausen, var en succes. Interessante data blev opsamlet. For eksempel blev beviser fremlagt, at den moderne idé om de korrekte partikler. Dette er gjort muligt takket være den korrekte funktion af de CMS og LHCb detektorer. Disse detektorer forfald BS fanget af to meson, der er direkte beviser fidelity moderne teorier.

Det er værd at stille spørgsmålet, hvordan er det bevis på denne teori. En måde - det er erobringen af nye partikler. Det vil sige, hvis en kollision vil være nye elementarpartikler, hvilket betyder, at den moderne teori bør revideres.

Forskere fokuseret opmærksomhed på partiklen, fordi det kan vise, eller i det mindste åbne døren i retning af supersymmetri. Dette er en god start for yderligere undersøgelse og arbejde i Center for Videnskabelig Forskning i Geneve.

Hvad bliver det næste?

Efter vil ske næste modernisering af Collider får til opgave at yderligere undersøgelse af partikler. Især vil det være nødvendigt at lære mere om Higgs boson. På trods af, at der for denne opdagelse blev tildelt Nobelprisen, ikke alle sine egenskaber fuldt forstået og bevist. Derfor forskerne har en lang og vanskelig arbejde på studiet af denne fantastiske partikler.

Derudover skal du fortsætte med at arbejde for at bevise eller modbevise teorien om supersymmetri. Selvom det virker en smule fantastisk, men det har en ret til at eksistere. Tror ikke, at al den opmærksomhed er givet alene til det første nummer af betydning for hvert projekt har sin egen team af forskere, der arbejder på dette område.

Selvfølgelig er det ikke alle de opgaver, der skal løses for forskere. Med hver ny terabyte modtagne oplysninger en liste med spørgsmål til stadighed suppleret, og deres svar kan slås op i årenes løb.