Hadronoj: Komenco. La Granda Koliziigilo de Hadronoj kial? Kie?

Historio de la akcelilo, kiun ni konas hodiaŭ kiel la Granda Koliziigilo de Hadronoj komenciĝas pli ekde 2007. Ĝi komence komencis kun la kronologio de la akcelilo de la ciklotrono. La aparato estis malgranda aparato kiu facile persvadas sur la tablo. Tiam la rakonto de akceliloj evoluigis senhalte. Ĝi aperis sincrotrón kaj sincrotrón.

En la historio de eble la plej amuza estis la periodo de 1956 ĝis 1957 jaroj. Tiutempe, la sovetia scienco, aparte fiziko, ne lag malantaŭ fremdaj fratoj. Uzante la amasigita jaroj de sperto, la sovetia fizikisto nomita Vladimir Veksler faris antaŭas en scienco. Ili estas la plej potenca sincrotrón tiutempe estis kreita. Lia laboro kapablo estis 10 GeV (10 miliardoj da elektrono voltoj). Post ĉi tiu malkovro jam kreis gravajn ekzemplojn de akceliloj: Grandaj Electron-Pozitrona Collider, akcelilo svisa, Germanio, Usono. Ĉiuj havas unu komunan celon - la studo de fundamentaj partikloj de kvarkoj.

La Granda Koliziigilo de Hadronoj estis kreita en la unua loko danke al la klopodoj de la itala fizikisto. Kaj lia nomo estis Carlo Rubbia, Nobel-premiiton. Dum lia aktiveco Rubbia laboris kiel direktoro en la Eŭropa Organizo por Nuklea Esploro. Estis decidite konstrui kaj kuri la LHC estas surloke esplorcentro.

Kie Hadronoj?

Collider metita ĉe la limo inter Svislando kaj Francio. Longitudo de ĝia cirkonferenco estas 27 kilometroj, kaj tiel ĝi estas nomata granda. akcelilo ringo revenas 50 al 175 metroj. La magneto 1232 estas metita colisionador. Ili estas superconductores, kio signifas oni povas evoluigi maksimuma kampo por akcelo, kiam la energio kostoj de magnetoj estas praktike forestas. La tuta pezo de ĉiu magneto estas 3.5 tunoj je longo de 14.3 metroj.

Kiel ĉiu fizika objekto, la Granda Hadrona generas varmegon. Sekve, estas necese konstante malvarmeta. Por tiu celo, temperaturo subtenas al 1,7 K uzante 12 milionoj de litroj de likva nitrogeno. Krome, likva heliumo (700.000 litroj) estas uzata por malvarmigo, kaj plej grave - la premo estas uzita, kiu estas dekoble pli malalta ol la normala atmosfera premo.

Temperaturo 1,7 K celsiaj estas -271 gradoj. Tia temperaturo estas preskaŭ proksima al la absoluta nulo. Absoluta nulo estas nomata la plej malalta ebla limo, kiu povas havi fizikan korpon.

La internon de la tunelo ne estas malpli interesa. Ekzistas niobo-titanio superconductores kablo kun ebloj. Ilia longeco estas 7600 kilometroj. La tuta pezo estas 1200 tunoj kablojn. La interno de la kablo - a plexus de dratojn 6300 kun tuta distanco de 1.5 miliardoj kilometroj. Tiu longo egalas 10 astronomiaj unuoj. Ekzemple, la distanco de la tero al la suno estas 10 tiaj unuoj.

Se ni parolas pri ĝia geografia loko, ĝi povas diri ke la colisionador ringoj kuŝas inter la urboj de Saint-Genis kaj Forno Voltaire lokita en la franca flanko, kaj ankaŭ Marines kaj Vessurat - kun la svisa flanko. Malgrandaj ringo, nomita PS, etendiĝas laŭ la limo de la diametro.

La kialon de ekzisti

Por respondi la demandon "Kio estas la LHC", vi devas turni al la sciencistoj. Multaj sciencistoj diras, ke ĝi estas la granda invento por la tuta periodo de ekzisto de la scienco, kaj ke scienco sen ĝi, kiu estas konata al ni hodiaŭ, nur estas sensencaĵo. La ekzisto kaj la ĵeto de la Granda Koliziigilo de Hadronoj estas interesa en tiu la kolizio de partikloj en la LHC estas eksplodo. Ĉiuj fajnaj eroj disblovos diversdirekten. Formi novajn partikloj, kiu povas klarigi la ekzisto kaj signifo de multaj.

La unua afero, kiun sciencistoj provis trovi ĉi tiuj eroj kraŝis - ĝi estas teorie antaŭvidita de fizikisto Peter Higgs elementa partiklo nomata "Bosono de Higgs". Tiu impona partiklo estas portanto de informo, estas konsideritaj. Tamen ĝi estas nomata "partikla Dio". Malfermante estus movi sciencistoj por kompreni la universon. Ni notu, ke en 2012, 4 julio, Hadronoj (komenci ŝin parte sukcesis) por helpi trovi similan eron. Ĝis nun, sciencistoj provas studi ĝin detale.

Ĝis kiam ...

Kompreneble la demando tuj ŝprucas, kial sciencistoj tiom longe por studi ĉi tiuj partikloj. Se vi havas aparaton, vi povas kuri ĝin, kaj ĉiufoje pafi pli kaj pli datumoj. La fakto ke la laboro de la LHC - ĝi estas multekosta plezuro. Unu lanĉo kostas grandan sumon. Ekzemple, la jara energio konsumado egalas 800 milionojn. KW / h. Tiu kvanto de energio konsumis la urbo kun loĝantaro de ĉirkaŭ 100 mil. Viro, je la meza normoj. Tio ne inkludas costos de bontenado. Alia kialo - estas ke la LHC eksplodo kiu okazas kiam metanta la protonojn ligis por produkti grandan volumon de datumoj: komputilo-legebla informo por ke la prilaborado prenas multan tempon. Eĉ malgraŭ tio, ke la potenco de komputiloj kiuj ricevas la informon, eĉ granda de la normoj de hodiaŭ.

Alia kialo - ĝi ne estas malpli famaj malluma afero. Sciencistoj laboras kun colisionador tiajn observojn, certigis ke la videbla gamo de la universo estas nur 4%. Ĝi supozas ke la ceteraj - ĝi estas malluma materio kaj malluma energio. Eksperimente provas pruvi ke tiu teorio estas ĝusta.

Hadronoj: por aŭ kontraŭ

Prezentu la teorio de malluma materio en dubo la sekureco de la ekzisto de la LHC. La demando leviĝis: "Hadronoj: por aŭ kontraŭ?" Li estis maltrankviligita multaj sciencistoj. Ĉiuj grandaj mensoj de la mondo estas dividita en du kategorioj. "Kontraŭuloj" esti prezentitaj interesan teorion, ke se tia afero ekzistas, tiam ĝi devas esti lia kontraŭa partiklo. Kaj la kolizio de partikloj en la akcelilo aperas pli malhela parto. Estis risko, ke la malluma parto kaj la parto kiu ni vidas vizaĝo. Tiam ĝi povus konduki al la morto de la universo. Tamen, post la unua komenco LHC tiu teorio estis parte rompita.

Sekva en graveco venas eksplodo de la universo, aŭ pli - la naskiĝo. Oni kredas ke la kolizio povas observi kiel la universo kondutis en la unua sekundoj de ekzisto. La maniero ŝi rigardis post la origino de la Big Bang. Oni kredas, ke la partiklo kolizio procezo estas tre simila al tiu, kiu estis komence de la naskiĝo de la universo.

Almenaŭ alia fabela ideo kiun sciencistoj kontrolis - estas ekzotika modeloj. Ŝajnas nekredeble, sed ekzistas teorio kiu sugestas, ke estas aliaj dimensioj kaj universoj kiel ni homoj. Kaj por stranga kiu similas, la akcelilo kaj kapablas helpi.

Simple dirite, la celo de ekzisto de la akcelilo estas kompreni kion la universo estas, kiel ĝi estis kreita, por pruvi aŭ malpruvi ajna ekzistanta teorio de partikloj kaj rilataj fenomenoj. Kompreneble, ĝi prenus jarojn, sed kun ĉiu komenco, novaj malkovroj kiuj renversis la mondon de la scienco.

Faktoj pri la akcelilon

Ĉiu scias, ke la akcelilo akcelas partikloj ĝis 99% la rapido de lumo, sed malmultaj scias ke la procento egalas 99,9999991% de la lumrapideco. Tiu mirinda figuro havas sencon pro la perfekta dezajno kaj potenca magnetoj akceli. Ni devus ankaŭ noti, kelkaj el la malpli konataj faktoj.

La nombroj produktitaj en la kolizio de partikloj dum akcelo

La nombro da protonoj en aro	al 100 Bln. (1011)
nombro de aroj	al 2.808
La nombro de pasanta protono traboj en la detektilo zono	ĝis 31 milionoj. dua zonoj 4
La nombro de partiklo kolizioj ĉe la intersekciĝo	ĝis 20
Volumo po kolizio datumoj	1,5 MB
Kvantojn da partikloj Higgs	1 mordis ĉiu 2,5 duaj (ĉe plena intenseco de la trabo, kaj konforme al certaj supozoj pri la ecoj de la partikloj Higgs)

Proksimume 100 milionoj. Rojoj de datumoj kiuj venas de ĉiu el la du ĉefaj detektilojn povas en nur kelkaj sekundoj por kompletigi pli ol 100.000 KD-oj. En nur unu monato la kvanto de diskoj atingis tian altecon ke kiam ili kuŝiĝis en la pilo, estus sufiĉe por la luno. Estis do decidis ne kolekti ĉiujn datumojn kiuj venas de la detektilojn, sed nur tiuj, kiuj rajtas uzi la datumojn kolekto sistemo, kiu fakte agas kiel filtrilo por la datumoj. Estis decidite registri nur 100 okazaĵoj kiuj okazis en la momento de la eksplodo. Registrita tiuj okazaĵoj estos enarkivigi la datumoj centro de la LHC sistemo, kiu situas ĉe la Eŭropa Laboratorio por Partikla Fiziko, kiu ankaŭ estas la loko de la akcelilo pozicio. Estos kolektitaj la okazaĵoj kiuj estis registritaj, kaj la reprezenti la scienca komunumo la plej grandan intereson.

aftertreatment

Post gravuri cent kilobajtoj de datumoj por esti procesita. Por tiu celo, pli ol du milionoj da komputiloj lokita en la CERN. La celo de ĉi tiuj komputiloj estas la prilaborado de krudaj datumoj kaj la formado de sia bazo, kiu estos utila por plua analizo. Plue generita datumoj rivereto estos direktita al komputila reto GRID. Tiu rete reto konektas miloj da komputiloj kiuj estas lokitaj en malsamaj institucioj tutmonde, ligas pli ol cent gravaj centroj, kiuj estas lokitaj sur tri kontinentoj. Ĉiuj tiaj punktoj estas konektitaj kun CERN uzante optikaj fibroj - por maksimuma datuma indico.

Parolante pri faktoj, necesas mencii ankaŭ pri la strukturo de la fizika indikiloj. Tunelo akcelilo estas devio de 1,4% de la horizontala ebeno. Tio estis farita en la unua loko por meti la plej multaj el la akcelilo tunelo en monolita roko. Tiel la profundo de lokigo sur la kontraŭaj flankoj estas malsamaj. Se ni supozas de la lago, kiu situas proksime de Ĝenevo, la profundo estas 50 metroj. La kontraŭa parto havas profundon de 175 metroj.

Lin interesa estas kiu lunaj fazoj influas la akcelilo. Eble ŝajnas kiel malproksima objekto povas agi je distanco. Sed ĝi estas konata ke dum plenluno, kiam estas ondo da tero en la Ĝenevo areo, leviĝanta de tiom multe kiel 25 centimetroj. Ĉi tio tuŝas la longo de la colisionador. Longo tiel incremented per 1 milimetro kaj la trabo energio estas ŝanĝita de 0.02%. Ekde la energio de la trabo kontrolo devas kateni ĝis 0,002%, la esploristoj devas konsideri tiun fenomenon.

Ankaŭ interesa estas ke la colisionador tunelo havas la formon de oklatero anstataŭ cirklo, kiel multaj estas. Anguloj formis de mallongaj sekcioj. Ili estas aranĝitaj fiksita detektilojn kaj la sistemo kiu gestiona la akcelita partiklo trabo.

strukturo

Hadronoj, la ĵeto de kiu estas asociita kun multaj el la detaloj kaj la ekscito de sciencistoj - mirinda aparato. Ĉiuj akcelilo konsistas el du ringoj. Malgrandaj ringo nomita protono sincrotrón aŭ, uzi mallongigojn - PS. Grandaj ringo - Super Proton Synchrotron aŭ SPS. Kune la du ringojn permesi la semas parcelon 99.9% la rapido de lumo. Tiel Collider pliigas kaj la energio de protonoj, pliigante lia tuta energio de 16 fojojn. Ĝi ankaŭ permesas la partikloj kolizias kun la alia proksimume 30 Mill. La tempo / s. por 10 horoj. 4 grandaj detektiloj estas akirita maksimume 100 terabajtoj de ciferecaj datumoj por dua. Ricevi datumojn pro individuaj faktoroj. Ekzemple, ili povas detekti elementaj partikloj, kiuj havas negativan elektran ŝarĝon, kaj havas duon-spino. Ekde tiuj eroj estas malstabila, do direktos sian malkaŝo neebla eblas detekti nur ilian energion esti elsendita ĉe certa angulo al la trabo akso. Tiu paŝo estas nomita unua ellasilon nivelo. Tiu paŝo estas sekvita de pli ol 100 specialajn datumojn kartoj, kiuj estas integritaj en la logiko efektivigo. Tiu parto estas karakterizita en tiu dum ricevo de datumoj estas selektado de pli ol 100 tysyach datumojn blokas en unu sekundo. Poste, ĉi tiuj datumoj estas uzataj por analizo, kio okazas uzante pli altan-nivela meĥanismo.

Next Level Sistemoj, inverse, ricevu informon de ĉiuj detektilo fluo. Programaro detektilo operacias en la reto. Tie ĝi uzos grandan nombron da komputiloj por procesi postaj datumoj blokas, la meza tempo inter la blokoj de - 10 mikrosekundoj. Programoj bezonos krei markon de partikloj, responda al la origina punkto. La rezulto estas datuma aro formis konsistas de impeto, energio, kaj aliaj vojo, kiu okazis dum unu okazaĵo.

akcelilo partoj

Ĉiuj akcelilo povas esti dividita en 5 ĉefaj partoj:

1) la elektrono-pozitrona akcelilo colisionador. La parto estas proksimume 7 tysyach magnetoj kun superconductores ecoj. Kun ili okazas tra la nuligi direkton de la trabo tunelo. Kaj ankaŭ ili enfokusigi trabon en unu fluo kies larĝo malgrandiĝas al la larĝo de ununura hararo.

2) Kompakta muón solenoide. Ĉi detektilo estas desegnita por ĝenerala celo. En tiaj detektilo serĉas novajn fenomenojn kaj, ekzemple, serĉi la Higgs partiklo.

3) Detektilo LHCb. La signifo de ĉi tiu aparato estas serĉi quarks kaj la partikloj baris - antiquarks.

4) La toroidal instalado ATLAS. Ĉi detektilo estas desegnita por fijación de la muones.

5) Alice. Ĉi detektilo kaptas karamboli plumbo jonoj, kaj protono-protono kolizioj.

Malfacilaĵoj komencante la LHC

Malgraŭ tio, ke la ĉeesto de alta teknologio forigas la eblon de eraroj praktike ĉio estas malsama. Dum malfruon, kaj ankaŭ la fiaskon tempo de la akcelilo kunveno. Mi devas diri ke ĉi tiu neatendita situacio ne. La aparato enhavas multajn nuancojn kaj postulas tian precizeco ke sciencistoj atendas similajn rezultojn. Ekzemple, unu el la problemoj kiuj alfrontis la sciencistoj dum lanĉo - la rifuzo de la magneto, kiu enfokusigis trabojn de protonoj tuj antaŭ la kolizio. Tiu serioza akcidento estis kaŭzita de la detruo de la monto pro la perdo de superconductores magneto.

Tiu problemo leviĝis en 2007. Pro tio, la ĵeto de la colisionador prokrastita plurfoje, kaj en junio la lanĉo okazis, preskaŭ jaro Collider ankoraŭ komenci.

La lasta ĵeto de la colisionador sukcesis, ĝi reprenas multajn terabajtoj de datumoj.

Hadronoj, la ĵeto de kiuj okazis la 5 de aprilo de 2015, sukcese funkcias. Dum la monato traboj pelos ĉirkaŭ la ringo, iom post iom kreskanta potenco. La celoj por la studo kiel tia, ne. kolizio energio trabojn pliigos. La valoro de lifto de 7 al 13 TeV TeV. Tiu kresko permesos vidi novajn ŝancojn en la kolizio de partikloj.

En 2013 kaj 2014. estis seriozaj teknika inspektoj de tuneloj, akceliloj, detektilojn kaj aliaj teamoj. La rezulto estis 18 bipolar magnetoj estas superconductores funkcio. Ni notu, ke la totala nombro de ili estas 1232 pecoj. Tamen, la ceteraj magnetoj ne iris nerimarkite. Alie ni anstataŭigi la sistemon de protekto kontraŭ malvarmigo malsupren, metis pliboniĝis. Ankaŭ plibonigis la sistemo de refrigeración de magnetoj. Tio ebligas al ili resti ĉe malaltaj temperaturoj, kun maksimuma potenco.

Se ĉiu iras bone, la sekva lanĉo de la akcelilo okazos nur post tri jaroj. Tra ĉi tiu periodo estas planitaj planitaj laboro por plibonigi la teknikan ekzamenon de la colisionador.

Ni notu, ke la riparon kostas denaro, sen konsideri la koston. Hadronoj, kiel de 2010 havas valoron egala al 7,5 bln. Eŭro. Tiu figuro montras la tutan projekton en la unua loko en la listo de la plej multekostaj projektoj en la historio de la scienco.

Lastaj novaĵoj

Hadronoj, la ĵeto de kio okazis post la paŭzo, sukcesis. Interesaj datumoj estis kolektitaj. Ekzemple, pruvo estis prezentita ke la moderna ideo de la ĝusta partikloj. Tiu estas ebligita danke al la bona funkciado de la CMS kaj LHCb detektilojn. Tiuj detektiloj dekadenco BS kaptita de du mezono, kiu estas Rekta pruvo fideleco modernaj teorioj.

Indas demandi la demandon, kiel estas la pruvo de tiu teorio. Unu vojo - tio estas la preno de novaj partikloj. Tio estas, se kolizio estos novaj elementaj partikloj, kio signifas ke la moderna teorio devus esti reviziita.

Sciencistoj centris la atenton en la partikla ĉar ĝi povas montri, aŭ almenaŭ malfermi la pordon en la direkto de supersimetrio. Tiu estas bona komenco por plia studo kaj laboro en la Centro por Scienca Esploro en Ĝenevo.

Kio sekvas?

Post okazos sekva modernigo de la colisionador estos taskigita per plua studo de partikloj. Aparte, oni devos lerni pli pri la Bosono de Higgs. Malgraŭ tio, ke por tiu malkovro estis aljuĝita la Nobelpremio, ne ĉiuj ties ecoj plene komprenita kaj pruvita. Sekve, sciencistoj havas longan kaj malfacilan laboron sur la studo de ĉi tiu mirinda partikloj.

Krome, vi devas daŭrigi labori por pruvi aŭ malpruvi la teorio de supersimetrio. Kvankam ĝi similas iom fantazia, sed ĝi havas rajton ekzisti. Ne pensu, ke la tuta atento estas donita nur al la unua demando de graveco por ĉiu projekto havas propran teamon de sciencistoj, kiuj laboras en ĉi tiu kampo.

Kompreneble, tio ne ĉiuj taskoj kiuj bezonas esti adresita al sciencistoj. Kun ĉiu nova terabajto de informoj ricevis liston de demandoj konstante suplementu, kaj iliaj respondoj povas esti rigardis tra la jaroj.