Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider, proč? Kde je?

Historie urychlovače, které dnes známe jako Large Hadron Collider začíná více od roku 2007. Zpočátku to začalo s chronologií urychlovače cyklotronu. Přístroj byl malý přístroj, který se snadno vejde na stůl. Pak příběh urychlovačů vyvinula stabilně. Zdálo se, synchrotronu a synchrotron.

V historii snad nejzábavnější jednalo o období od roku 1956 až 1957 let. V té době sovětské vědy, zejména fyziky, nezůstala pozadu zahraničních bratry. Používání nahromaděné zkušenosti, sovětský fyzik jmenoval Vladimir Veksler udělali průlom ve vědě. Jsou vznikla nejsilnější synchrotron v té době. Jeho pracovní kapacita byla 10 GeV (10 miliard elektronvoltů). Poté, co tento objev již vytvořilo vážné příklady urychlovačů: Velký elektron-pozitron Collider, urychlovače švýcarský, Německo, Spojené státy americké. Ti všichni mají jeden společný cíl - studium základních částic kvarků.

Large Hadron Collider byl vytvořen v první řadě díky úsilí italského fyzika. A jeho jméno bylo Carlo Rubbia, laureát Nobelovy ceny. Během svého působení Rubbia pracoval jako ředitel v Evropské organizace pro jaderný výzkum. Bylo rozhodnuto o vybudování a spuštění LHC je na místě výzkumné centrum.

Kde Hadron Collider?

Collider umístil na hranici mezi Švýcarskem a Francií. Délka jeho obvodu je 27 kilometrů, a proto se nazývá velký. Urychlovač prsten sahá 50 až 175 metrů. Magnet 1232 je nastaven urychlovači. Jsou supravodivý, což znamená, že jeden může vyvinout maximální pole pro akceleraci, protože náklady na energii těchto magnetů jsou prakticky nevyskytují. Celková hmotnost každého magnetu je 3,5 tun při délce 14,3 metru.

Stejně jako každý fyzický objekt, Large Hadron Collider generuje teplo. Proto je nutné neustále v pohodě. Za tímto účelem, teplota se udržuje na 1,7 K za použití 12 milionů litrů kapalného dusíku. Kromě toho kapalina helium (700,000 litrů) se používá pro chlazení, a co je nejdůležitější - se používá tlak, který je desetkrát nižší, než je normální atmosférický tlak.

Teplota 1,7 K Celsia je -271 stupňů. Taková teplota je téměř v blízkosti absolutní nule. Absolutní nula se nazývá nejnižší možnou mez, což může mít fyzické tělo.

Vnitřní část tunelu není méně zajímavé. Existuje niob-titanové supravodivý kabel s možnostmi. Jejich délka je 7600 kilometrů. Celková hmotnost je 1200 tun kabely. Vnitřek kabelu - plexus drátů 6300 o celkové vzdálenosti 1,5 miliardy kilometrů. Tato délka je rovna 10 AU. Například, vzdálenost od Země ke slunci je 10 takové jednotky.

Pokud budeme mluvit o své geografické poloze, je možno říci, že urychlovače prstence leží mezi městy Saint-Genis a Forno Voltaire se nachází na francouzské straně, stejně jako Marin a Vessurat - se švýcarskou stranou. Malý kroužek, nazvaný PS, se rozprostírá podél hranice průměru.

Raison d'être

Za účelem odpovědi na otázku „Co je to LHC“, je třeba se obrátit na vědce. Mnozí vědci říkají, že to je skvělý vynález za celou dobu existence vědy, a že věda bez ní, což je dnes známe, prostě nedává smysl. Existence a zahájení Velkého hadronového urychlovače jsou zajímavé v tom, že kolize částic v LHC je explozi. Všechny jemné částice rozptylují do různých směrů. K vytvoření nové částice, které mohou vysvětlit existenci a význam mnoho.

První věc, kterou vědci snažili najít tyto částice se zřítil - je teoreticky předpověděl fyzik Peter Higgs částici zvanou „Higgsův boson“. Tento úžasný částic je nositelem informací, jsou brány v úvahu. Zatím to je nazýváno „Bůh částice“. Otevřením by se pohyboval vědcům pochopit vesmír. Je třeba poznamenat, že v roce 2012, 4. července, Hadron Collider (spusťte jej částečně úspěšná), aby pomohly najít podobnou částici. K dnešnímu dni, vědci se snaží, aby ji podrobně prostudovat.

Jak dlouho ...

Samozřejmě, že vyvstává otázka, proč jsou vědci tak dlouho studovat tyto částice. Máte-li zařízení, můžete jej spustit, a pokaždé, když se střílet více a více dat. Skutečnost, že práce na LHC - to je drahé potěšení. Jeden start stojí velkou sumu. Například roční spotřeba energie se rovná 800 milionů. KW / h. Toto množství energie spotřebované město s počtem obyvatel kolem 100.000. Muž na průměrných standardů. To nezahrnuje náklady na údržbu. Dalším důvodem - je, že LHC exploze, která nastane, když prodlev protony vázány na produkci velkého objemu dat: Pro informace o počítači-čitelný, takže zpracování zabere spoustu času. A to i přes skutečnost, že výkon počítačů, které obdržely informace, a to i velký dnešními standardy.

Dalším důvodem, proč - to je neméně proslulé temné hmoty. Vědci pracující s urychlovači v tomto směru, ujistil, že viditelné části vesmíru je pouze 4%. Předpokládá se, že do konce - to je temná hmota a temná energie. Experimentálně se snaží dokázat, že tato teorie je správná.

Hadron Collider: pro nebo proti

Předložila teorii temné hmoty zpochybnila bezpečnost existence LHC. Vyvstala otázka: „Hadron Collider: pro, nebo proti?“ Obával se mnoho vědců. Všechny velké mozky světa jsou rozděleny do dvou kategorií. „Odpůrci“ navrhli zajímavou teorii, že existuje-li tato věc, pak to musí být její opak částic. A kolize částic v urychlovači objeví tmavší části. Existovalo riziko, že tmavé části a součásti, které vidíme tvář. Pak by to mohlo vést ke smrti vesmíru. Nicméně, po prvním spuštění LHC tato teorie byla částečně rozbitá.

Příští v důležitosti přijde exploze ve vesmíru, nebo spíše - narození. Předpokládá se, že kolize je možno pozorovat, jak se vesmír choval v prvních sekundách existence. To, jak vypadala po vzniku Velkého třesku. Předpokládá se, že tento proces kolize částic je velmi podobná té, která byla na počátku zrodu vesmíru.

Alespoň další báječný nápad, který kontroluje vědci - je to exotické modely. Zdá se být neuvěřitelné, ale tam je teorie, která naznačuje, že existují i jiné rozměry a vesmíry jako my lidé. A kupodivu, urychlovač a jsou schopni pomoci.

Jednoduše řečeno, smyslem existence urychlovače je pochopit, co je vesmír, jak to bylo vytvořeno, aby potvrdit či vyvrátit veškeré existující teorii částic a souvisejících jevů. Samozřejmě, že to bude trvat roky, ale s každým startem, nové objevy, které převrátil svět vědy.

Fakta o urychlovači

Každý ví, že urychlovač urychluje částice až 99% rychlosti světla, ale ne mnoho lidí ví, že procentní podíl se rovná 99.9999991% z rychlosti světla. Tato úžasná postava dává smysl, protože z dokonalého vzhledu a silné magnety zrychlovat. Měli bychom také vzít na vědomí některé z méně známých faktů.

Čísla vyrobené v kolizi částic při zrychlování

Počet protonů v parta	100 mld. (1011)
počet svazků	na 2,808
Počet procházející proton nosníky v detekčním pásmu	až 31 milionů korun. druhá zóna 4
Počet kolizí částic na křižovatce	20
Objem kolize dat	asi 1,5MB
Množství částic Higgs	1 bit každých 2,5 sekundy (s plnou intenzitou paprsku a podle určitých předpokladů o vlastnostech částic Higgs)

Přibližně 100 milionů. Proudy údajů, které přicházejí z každého ze dvou hlavních detektorů může během několika sekund k dokončení více než 100.000 CD. Za pouhý měsíc se počet disků dosáhly takovou výšku, že když se stanoví ve stohu, to by mělo stačit k Měsíci. Bylo proto rozhodnuto, že nebudou vybírat všechna data, která pocházejí z detektorů, ale jen ti, kteří mohou používat systému shromažďování údajů, které ve skutečnosti působí jako filtr pro data. Bylo rozhodnuto, že záznam pouze 100 události, které nastaly v době výbuchu. Nahrané tyto události budou archivovat datové centrum LHC systému, který je umístěn na evropské laboratoře pro fyziku částic, který je zároveň místem polohy akcelerátoru. Budou zaznamenány události, které byly zaznamenány, a těmi, kteří reprezentují vědeckou komunitou největší zájem.

následnému zpracování výfukových plynů

Po nahrání sto kilobajtů dat, které mají být zpracovány. Pro tento účel více než dva miliony počítačů se nachází v CERN. Účelem těchto počítačů je zpracování surových dat a tvorbu jejich základny, které budou užitečné pro další analýzu. Dále generován datový tok bude směřovat do počítačové sítě GRID. Tato on-line síť spojuje tisíce počítačů, které jsou umístěny v různých institucích po celém světě, se váže více než sto hlavních center, které jsou umístěny na třech kontinentech. Všechny tyto body jsou spojeny s CERN pomocí optických vláken - pro maximální rychlost přenosu dat.

Když už mluvíme o faktech, je třeba se zmínit také o struktuře fyzických ukazatelů. Tunel urychlovač je odchylka 1,4% od vodorovné roviny. Stalo se tak v první řadě dát většinu z tunelu urychlovače v monolitické skále. Tak je hloubka umístění na protilehlých stranách jsou různé. Budeme-li předpokládat z jezera, který se nachází poblíž Ženevy, hloubka je 50 metrů. Protější část má hloubku 175 metrů.

Zajímavostí je, že měsíční fáze ovlivňují plynový pedál. Mohlo by se zdát, že vzdálený objekt může působit na dálku. Ale je třeba poznamenat, že během úplňku, kdy dochází k nárůstu pozemků v lokalitě Ženeva, stoupá až o 25 centimetrů. To má vliv na délku urychlovače. Délka čímž se zvýší o 1 mm, a energetický paprsek se změní o 0,02%. Vzhledem k tomu, energie ovládání paprsku musí být držen až do 0,002%, musí vědci brát v úvahu tento jev.

Zajímavá je skutečnost, že urychlovač tunel má tvar spíše než osmiúhelníku kruhu, protože mnoho z nich. Úhly vytvořené z krátkých úseků. Jsou uspořádány pevné detektory a systém, který řídí zrychlená svazku částic.

struktura

Hadron Collider, zahájení, které je spojeno s mnoha detaily a vzrušení z vědců - úžasné zařízení. All urychlovač se skládá ze dvou kruhů. Malý kruh nazývá proton synchrotron, nebo používat zkratky - PS. Velký kruh - Super Proton Synchrotron, nebo SPS. Společně tyto dva kroužky umožňují disperzní části, aby se 99,9% rychlosti světla. Tak urychlovač zvyšuje a energii protonů, zvýšení jejich celkové energie 16 krát. To také umožňuje, aby částice narážejí vzájemně přibližně 30 mil. Čas / s. po dobu 10 hodin. 4 hlavní detektory se získá nanejvýš 100 terabytů digitálních dat za sekundu. Přijímá data, záleží na individuálních faktorech. Například, mohou detekovat elementární částice, které mají záporný elektrický náboj, a mají poloviční spin. Vzhledem k tomu, tyto částice jsou nestabilní, a pak řídit jejich detekce nemožné je možné detekovat pouze jejich energie, které mají být emitovány pod určitým úhlem vzhledem k ose paprsku. Tento krok se nazývá první spouštěcí úroveň. Tento krok následuje více než 100 speciálních datových karet, které jsou integrovány do implementace logiky. Tato část se vyznačuje tím, že při příjmu dat je výběr datových bloků, více než 100 tysyach za jednu sekundu. Potom se tato data se používají pro analýzu, který se vyskytuje při použití mechanismu vyšší úrovně.

Next Level Systems naopak získávat informace ze všech toků detektoru. Detektor Software pracuje v síti. Tam se bude používat velké množství počítačů zpracovat následné datové bloky je průměrná doba mezi bloky - 10 mikrosekund. Programy budou muset vytvořit značku částic, která odpovídá výchozímu bodu. Výsledkem je soubor dat vytvořený sestávající z hybnosti, energie a další cestu, která vznikla v průběhu jedné události.

akcelerátory díly

All urychlovače mohou být rozděleny do 5 hlavních částí:

1) elektron-positron urychlovač urychlovač. Součástí je asi 7 tysyach magnety s vlastnostmi supravodivé. S nimi se vyskytuje přes kruhový směru paprsku tunelu. A také se zaměřují paprsek v jednom proudu, jehož šířka klesá na šířku jednoho vlasů.

2) Kompaktní mion elektromagnetu. Tento detektor je určen pro všeobecné použití. V takovém detektoru hledají nové jevy a například hledat částice Higgs.

3) Detektor LHCb. Význam tohoto zařízení je hledat kvarků a částic je nepřátelských - antiquarks.

4) toroidní instalace ATLAS. Tento detektor je určen pro fixaci miony.

5) Alice. Tento detektor zachytí srážce iontů olova a srážkách protonů.

Obtíže spuštění LHC

Navzdory skutečnosti, že přítomnost špičkových technologií eliminuje možnost chyby v praxi je vše jinak. Během zpoždění, stejně jako v době selhání sestavy akcelerátoru. Musím říci, že tato neočekávaná situace nebyla. Přístroj obsahuje mnoho nuancí a vyžaduje takovou přesností, že vědci očekávají podobné výsledky. Například jeden z problémů, které čelí vědci během startu - odmítnutí magnetu, který se zaměřil paprsky protonů bezprostředně před srážkou. Tato vážná nehoda byla způsobena zničením hoře v důsledku ztráty ze supravodivého magnetu.

Tento problém vznikl v roce 2007. Kvůli tomu, spuštění urychlovače několikrát odloženo, a v červnu zahájení proběhlo téměř rok Collider ještě nezačala.

Poslední spuštění urychlovače byl úspěšný, které shromažďuje mnoho terabajtů dat.

Hadron Collider, zahájení, které se konalo dne 5. dubna 2015, úspěšně působí. V průběhu měsíce paprsky budou honit po celém prstenci, postupně zvyšuje výkon. Cíle pro studium jako takové, ne. Kolize energetické paprsky se zvýší. Hodnota výtahu od 7 do 13 TeV TeV. Toto zvýšení umožní vidět nové příležitosti při srážce částic.

V letech 2013 a 2014. vážné technické prohlídky tunelů, urychlovačů, detektorů a dalších zařízení. Výsledkem bylo 18 bipolární magnety jsou supravodivé funkci. Je třeba poznamenat, že celkový počet z nich je 1232 kusů. Nicméně, zbývající magnety které dosud neprošly bez povšimnutí. Jinak bychom nahradit systém ochrany proti ochlazení, dal zlepšila. Také zlepšit chladicí systém magnetů. To jim umožňuje zůstat při nízkých teplotách s maximálním výkonem.

Pokud vše půjde dobře, bude příští spuštění urychlovače uskuteční až po třech letech. Přes toto období jsou naplánovány plánované práce na zlepšení, pro technické zkoumání urychlovače.

Je třeba poznamenat, že náklady na opravy ani korunu, aniž by s ohledem na náklady. Hadron Collider, od roku 2010 má hodnotu rovnající se 7,5 mld. EUR. Toto číslo se zobrazí celý projekt na prvním místě v seznamu nejdražších projektů v historii vědy.

Poslední zprávy

Hadron Collider, spuštění, která se konala po přestávce, byl úspěšný. Zajímavé údaje byly shromážděny. Například důkaz byl předložen, že moderní myšlenky správných částic. To je umožněno díky správnému fungování CMS a LHCb detektorů. Tyto detektory rozpad BS zachytil dva meson, což je přímý důkaz věrnosti moderní teorie.

Stojí za to ptát na otázku, jak je důkazem této teorie. Jeden způsob, jak - to je zachycení nových částic. To znamená, že v případě kolize bude nové elementární částice, což znamená, že moderní teorie by měla být přezkoumána.

Vědci se zaměřili na částici, protože se může ukázat, nebo alespoň otevřít dveře ve směru supersymmetry. To je dobrý začátek pro další studium a práci v Centru pro vědecký výzkum v Ženevě.

Co bude dál?

Poté, co se bude dít příští modernizaci urychlovači bude mít za úkol další studium částic. Zejména bude nutné, aby se dozvědět více o Higgsův boson. Navzdory skutečnosti, že pro byl tento objev získal Nobelovu cenu, ne všechny jeho vlastnosti plně pochopen a osvědčené. Proto vědci mají dlouhou a náročnou práci na studii o této úžasné částic.

Kromě toho je třeba pokračovat v práci prokázat či vyvrátit teorie supersymetrie. Ačkoliv se zdá, trochu fantasticky, ale má právo na existenci. Nemyslete si, že veškerá pozornost je věnována pouze v prvním vydání jejich důležitosti pro každý projekt má svůj vlastní tým vědců, kteří pracují v této oblasti.

Samozřejmě, že to není všechny úkoly, které je třeba řešit, aby vědci. S každou novou terabajt obdržených informací seznam otázek neustále doplňován, a jejich odpovědi lze dohledat v průběhu let.