Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider varför? Var är?

Historia av gaspedalen, som vi vet i dag som Large Hadron Collider börjar mer sedan 2007. Inledningsvis började med kronologi av acceleratorn av cyklotronen. Enheten var en liten enhet som enkelt passar på bordet. Då berättelsen om acceleratorer har utvecklats stadigt. Det föreföll synkrotron och synkrotronljus.

I historien om den kanske mest underhållande var perioden från 1956 till 1957 år. Vid den tiden sovjetiska vetenskap, speciellt fysik, inte släpar efter utländska bröder. Genom att använda de ackumulerade års erfarenhet, den sovjetiska fysiker vid namn Vladimir Veksler gjort ett genombrott inom vetenskapen. De är de mest kraftfulla synkrotronen vid tidpunkten skapades. Dess arbetskapacitet var 10 GeV (10 miljarder elektronvolt). Efter denna upptäckt redan har skapat allvarliga exempel på acceleratorer: Stort Electron-Positron Collider, en accelerator Schweiz, Tyskland, USA. De har alla ett gemensamt mål - att studera grundläggande partiklar av kvarkar.

Large Hadron Collider skapades i första hand tack vare insatser av den italienska fysikern. Och hans namn var Carlo Rubbia, nobelpristagare. Under sin verksamhet arbetade Rubbia som regissör vid den europeiska organisationen för kärnforskning. Det beslutades att bygga och driva LHC är på plats forskningscentrum.

Var Hadron Collider?

Collider placeras på gränsen mellan Schweiz och Frankrike. Längden av dess omkrets är 27 kilometer, och det kallas stor. acceleratorringen går tillbaka 50 till 175 meter. Magneten 1232 är inställd kolliderare. De supraledande, vilket innebär att man kan utveckla en maximal fält för acceleration, eftersom kostnaderna för dessa magneter energi är så gott som frånvarande. Den totala vikten av varje magnet är 3,5 ton vid en längd av 14,3 meter.

Som alla fysiskt objekt, genererar stora Hadroncollideren värme. Därför är det nödvändigt att ständigt cool. För detta ändamål, är temperaturen hölls vid 1,7 K under användning 12 miljoner liter flytande kväve. Dessutom är flytande helium (700.000 liter) som används för kylning, och viktigast av allt - tryck används, vilket är tio gånger lägre än det normala atmosfärstrycket.

Temperatur 1.7 K Celsius är -271 grader. En sådan temperatur är nästan nära absoluta nollpunkten. Absoluta nollpunkten kallas lägsta möjliga gräns, som kan ha en fysisk kropp.

Den inre delen av tunneln inte är mindre intressant. Det finns niob-titan supraledande kabel med möjligheter. Deras längd är 7600 kilometer. Den totala vikten är 1200 ton kablar. Det inre av kabeln - en plexus av trådar 6300 med en total sträcka av 1,5 miljarder kilometer. Denna längd är lika med 10 astronomiska enheter. Till exempel, avståndet från jorden till solen är 10 sådana enheter.

Om vi talar om sitt geografiska läge, kan det sägas att Collider ringarna ligger mellan städerna Saint-Genis och Forno Voltaire ligger på den franska sidan, liksom Marin och Vessurat - med den schweiziska sidan. Liten ring, kallad PS, sträcker sig längs gränsen av diametern.

Existensberättigande

För att svara på frågan "Vad är LHC", måste du vända dig till forskarna. Många forskare säger att det är den stora uppfinning för hela perioden av förekomsten av vetenskap och att vetenskapen utan den, som är känd för oss i dag, bara inte vettigt. Förekomsten och lanseringen av Large Hadron Collider är intressanta i att kollisionen av partiklar i LHC är en explosion. Alla de fina partiklarna spridning i olika riktningar. För att bilda nya partiklar, vilket kan förklara förekomsten och betydelsen av många.

Det första som forskare har försökt hitta dessa partiklar kraschat - Det är teoretiskt förutsägs av fysikern Peter Higgs elementarpartikel kallas "Higgs boson". Denna fantastiska partikel är en bärare av information beaktas. Ändå kallas en "partikel Gud". Öppna den skulle flytta forskare att förstå universum. Det bör noteras att under 2012, den 4 juli, Hadron Collider (start den delvis lyckats) för att hitta en liknande partikel. Hittills har forskarna försöker att studera det i detalj.

Hur länge kommer ...

Naturligtvis uppstår frågan omedelbart, varför är forskarna så lång tid att studera dessa partiklar. Om du har en enhet kan du köra den, och varje gång för att skjuta mer och mer data. Det faktum att arbetet i LHC - det är en dyr nöje. En lansering kostar en stor summa. Till exempel är den årliga energiförbrukningen är lika med 800 miljoner. KW / h. Denna mängd energi som förbrukas i staden med en befolkning på cirka 100 tusen. Man på den genomsnittliga standarder. Detta inkluderar inte underhållskostnader. En annan anledning - är att LHC explosion som uppstår när skrovlig proton bundna att producera en stor mängd data: en datorläsbar information så att behandlingen tar mycket tid. Även trots att kraften i datorer som tar emot informationen, även stora med dagens mått.

En annan anledning - det är ingen mindre kända mörk materia. Forskare som arbetar med kolliderare i denna riktning, försäkrade att det synliga området av universum är endast 4%. Det antas att resten - det är mörk materia och mörk energi. Experimentellt försöker bevisa att denna teori är riktig.

Hadron Collider: för eller emot

Lägga fram teorin om mörk materia ifrågasatt säkerheten för förekomsten av LHC. Frågan uppstod: "Hadron Collider: för eller emot?" Han var orolig många forskare. Alla de stora sinnen världen delas in i två kategorier. "Motståndarna" har lagt fram en intressant teori om att om en sådan fråga existerar, då måste det vara dess motsats partikel. Och kollisionen av partiklar i acceleratorn verkar mörkare delen. Det fanns en risk för att den mörka delen och den del som vi ser ansikte. Då kan det leda till döden av universum. Men efter den första start LHC denna teori har varit delvis bruten.

Nästa betydelse kommer en explosion av universum, eller snarare - förlossningen. Man tror att kollisionen kan observeras hur universum betedde sig under de första sekunderna av tillvaron. Sättet hon såg efter ursprunget till Big Bang. Man tror att partikelkollision processen är mycket lik den som var i början av födelsen av universum.

Åtminstone en annan fantastisk idé som forskarna kontrollerade - det är exotiska modeller. Det verkar otroligt, men det finns en teori som tyder på att det finns andra dimensioner och universa som oss människor. Och konstigt nog, acceleratorn och kan hjälpa.

Enkelt uttryckt, är syftet med förekomsten av gaspedalen för att förstå vad universum är, hur det skapades för att bevisa eller motbevisa en befintlig teori om partiklar och relaterade fenomen. Naturligtvis skulle det ta år, men med varje start, nya upptäckter som upphävde vetenskapliga världen.

Fakta om gaspedalen

Alla vet att acceleratorn accelererar partiklar upp till 99% av ljusets hastighet, men inte många vet att andelen är lika med 99,9999991% av ljusets hastighet. Denna fantastiska siffra vettigt på grund av den perfekta designen och kraftfulla magneter accelerera. Vi bör också notera några av de mindre kända fakta.

De nummer som produceras i kollision av partiklar under acceleration

Antalet protoner i ett gäng	till 100 miljarder. (1011)
antal knippen	till 2808
Antalet passerande protonstrålar i detektorzonen	upp till 31 miljoner. andra zoner 4
Antalet partikelkollisioner vid skärningen	till 20
Volym per kollision uppgifter	ca 1,5 MB
Kvantiteter av partiklar Higgs	En bit var 2,5 sekunder (med full intensitet hos strålen och i enlighet med vissa antaganden om egenskaperna hos de partiklar Higgs)

Cirka 100 miljoner. Dataströmmar som kommer från var och en av de två huvud detektorer kan i några sekunder för att slutföra mer än 100.000 CD-skivor. På bara en månad antal skivor har nått en sådan höjd att när de fastställer i högen, skulle det räcka till månen. Det beslutades därför att inte samla in alla data som kommer från detektorerna, men endast de som har rätt att använda datainsamlingssystem, som i själva verket fungerar som ett filter för data. Det beslutades att endast spela in 100 händelser som inträffade vid tidpunkten för explosionen. Inspelade dessa händelser är att arkivera mitten av LHC-systemet, som är belägen vid den europeiska laboratoriet för partikelfysik, som också är platsen för acceleratorpositionsdata. Kommer att spelas in de händelser som har spelats in, och de som representerar den vetenskapliga samfundet störst intresse.

efterbehandling

Efter inspelning hundra kilobyte av data som skall behandlas. För detta ändamål mer än två miljoner datorer ligger i CERN. Syftet med dessa datorer är bearbetning av rådata och bildandet av deras bas, som kommer att vara användbara för vidare analys. Ytterligare genererade dataströmmen kommer att riktas till ett datornätverk GRID. Denna online-nätverk ansluter tusentals datorer som finns i olika institutioner runt om i världen, binder mer än hundra stora centra, som ligger på tre kontinenter. Alla sådana punkter är förbundna med CERN med hjälp av optiska fibrer - för maximal datahastighet.

På tal om fakta, är det nödvändigt att också nämna om strukturen av de fysiska indikatorer. Tunnel acceleratorn är en avvikelse på 1,4% från horisontalplanet. Detta gjordes i första hand för att sätta de flesta av acceleratortunneln i monolitisk rock. Sålunda djupet av placering på de motsatta sidorna är olika. Om vi antar från sjön, som ligger nära Genève, är djupet 50 meter. Den motsatta delen har ett djup av 175 meter.

Det intressanta är att månens faser påverkar gaspedalen. Det kan verka som en avlägsen objekt kan agera på distans. Men det noteras att under en fullmåne, när det finns en våg av mark i Genève-området, ökade med så mycket som 25 centimeter. Detta påverkar längden på acceleratorn. Längd därigenom ökas med 1 millimeter, och strålenergin ändras med 0,02%. Eftersom energin i strålkontroll måste hållas upp till 0,002%, måste forskarna ta hänsyn till denna företeelse.

Också intressant är att kolliderare tunneln har formen av en oktagon snarare än en cirkel, som många är. Vinklar som bildas av korta sektioner. De är anordnade fixerade detektorer och system som hanterar den accelererade partikelstrålen.

struktur

Hadron Collider, lanseringen av som är förknippad med många detaljer och spänningen forskare - en fantastisk enhet. Alla accelerator består av två ringar. Liten ring som kallas proton synkrotron, eller för att använda förkortningar - PS. Stor ring - Super Proton Synchrotron, eller SPS. Samman de två ringarna tillåter den dispersa delen till 99,9% ljusets hastighet. Sålunda Collider ökar och energin hos protoner, öka deras totala energi av 16 gånger. Det gör också att partiklarna kolliderar med varandra ca 30 Mill. Tid / s. under 10 timmar. 4 stora detektorer erhålls vid de flesta 100 terabyte digitala data per sekund. Mottagning av data på grund av individuella faktorer. Till exempel kan de upptäcker elementarpartiklar, som har en negativ elektrisk laddning, och har en halv-spinn. Eftersom dessa partiklar är instabila, sedan rikta deras detektering omöjliga är möjligt att detektera endast deras energi som skall avges i en viss vinkel mot strålaxeln. Detta steg kallas en första triggernivån. Detta steg följs av mer än 100 speciella datakort, som är integrerade i genomförandet logik. Denna del kännetecknas av att under mottagning av data är ett urval av mer än 100 tysyach datablock på en sekund. Då, är dessa data används för analys, vilket sker med hjälp av en högre nivå mekanism.

Nästa nivå Systems, omvänt, ta emot information från alla detektorflödet. Programvara detektorn fungerar i nätet. Där kommer att använda ett stort antal datorer för att bearbeta efterföljande datablock, den genomsnittliga tiden mellan blocken av - 10 mikrosekunder. Program kommer att behöva skapa ett tecken på partiklar, vilket motsvarar den ursprungliga punkten. Resultatet är en datauppsättning bildas bestående av rörelsemängd, energi och andra bana som uppstod under en händelse.

accelerator delar

All accelerator kan delas in i 5 huvuddelar:

1) den elektron positron accelerator kolliderare. Delen är ca 7 tysyach magneter med supraledande egenskaper. Med dem sker genom det ringformiga riktning av strålen tunneln. Och även de fokuserar en stråle i ett flöde vars bredd minskar till bredden på ett enda hårstrå.

2) Kompakt muon solenoid. Denna detektor är avsedd för allmänna ändamål. I en sådan detektor söker efter nya fenomen och, till exempel, söka efter Higgs partikeln.

3) Detektor LHCb. Betydelsen av denna enhet är att söka efter kvarkar och partiklarna motsatta dem - antikvarkens.

4) Den toroidformade installations ATLAS. Denna detektor är avsedd för fixering av myoner.

5) Alice. Denna detektor fångar kolliderande blyjoner, och proton-proton kollisioner.

Svårigheter att starta LHC

Trots att förekomsten av högteknologi eliminerar risken för fel i praktiken är allt annorlunda. Under en fördröjning, samt misslyckandet tiden för acceleratorenheten. Jag måste säga att denna oväntade situation var det inte. Enheten innehåller många nyanser och kräver en sådan precision att forskarna förväntar liknande resultat. Till exempel, ett av de problem som möter forskarna under lanseringen - vägran av magneten, som fokuserade strålar av protoner omedelbart före kollisionen. Denna allvarlig olycka orsakades av förstörelsen av fästet på grund av förlusten av supraledande magnet.

Detta problem uppstod under 2007. På grund av det, lanseringen av acceleratorn skjutits upp flera gånger, och i juni lanseringen ägde rum nästan ett år Collider ännu börjat.

Den sista lanseringen av acceleratorn lyckades, samlar det många terabyte data.

Hadron Collider, lanseringen av som ägde rum den 5 april 2015 arbetar framgångsrikt. Under månaden balkar kommer att jaga runt ringen, gradvis ökande kraft. Målen för studien som sådan, nej. kollisionsenergistrålar kommer att ökas. Värdet av hiss från 7 till 13 TeV TeV. Denna ökning gör det möjligt att se nya möjligheter i kollisionen av partiklar.

Under 2013 och 2014. var allvarliga tekniska inspektioner av tunnlar, acceleratorer, detektorer och annan utrustning. Resultatet blev 18 bipolära magneter supraledande funktion. Det bör noteras att det totala antalet av dem är 1232 stycken. Emellertid har de återstående magneterna inte gått obemärkt förbi. Annars kan vi byta ut system för skydd mot nedkylning, Put förbättrats. förbättrade också kylsystemet av magneter. Detta gör det möjligt för dem att stanna kvar vid låga temperaturer, med maximal effekt.

Om allt går bra, kommer nästa lanseringen av acceleratorn endast ske efter tre år. Genom denna period är planerade planerade arbetet med att förbättra den tekniska undersökningen av acceleratorn.

Det bör noteras att reparationen kostar ett öre, utan hänsyn till kostnaden. Hadron Collider, från och med 2010 har ett värde lika med 7,5 miljarder. Euro. Denna siffra visar hela projektet i första hand på listan över de dyraste projekten i vetenskapens historia.

Senaste nytt

Hadron Collider, lanseringen av som ägde rum efter pausen, var framgångsrik. Intressanta data samlades in. Till exempel var bevis som lagts fram att den moderna idén om rätt partiklar. Detta möjliggörs tack vare en väl fungerande CMS och LHCb detektorer. Dessa detektorer förfall BS fångas av två meson, som är direkt bevis trohet moderna teorier.

Det är värt att ställa frågan, hur är beviset för denna teori. Ett sätt - detta är att fånga nya partiklar. Det vill säga, om en kollision kommer nya elementarpartiklar, vilket innebär att den moderna teorin bör ses över.

Forskarna fokuserade uppmärksamhet på partikeln, eftersom det kan visa, eller åtminstone öppna dörren i riktning mot supersymmetri. Detta är en bra start för vidare studier och arbete i centrum för vetenskaplig forskning i Geneve.

Vad händer nu?

Efter kommer att hända härnäst modernisering av acceleratorn kommer få i uppdrag att ytterligare studier av partiklar. Framför allt är det nödvändigt att lära sig mer om Higgsbosonen. Trots det faktum att denna upptäckt tilldelades Nobelpriset, inte alla dess egenskaper förstås och beprövad. Därför forskarna har en lång och svår arbete på studiet av denna fantastiska partiklar.

Dessutom måste du fortsätta att arbeta för att bevisa eller motbevisa teorin om supersymmetri. Även om det verkar lite fantastiskt, men det har en rätt att existera. Tro inte att all uppmärksamhet ges endast till det första numret av betydelse för varje projekt har sin egen team av forskare som arbetar inom detta område.

Naturligtvis är detta inte alla de uppgifter som måste åtgärdas för forskarna. Med varje ny terabyte av information fick en lista med frågor ständigt kompletteras och deras svar kan slås upp under åren.