Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider pse? Ku është?

Historia e përshpejtues, të cilin ne e njohim sot si Large Hadron Collider fillon më që nga viti 2007. Fillimisht ajo filloi me kronologjinë e përshpejtues të ciklotron. Pajisja ishte një pajisje e vogël që përshtatet me lehtësi në tryezë. Atëherë historia e përshpejtuesit ka zhvilluar në mënyrë të qëndrueshme. Ajo u shfaq sinkrotron dhe sinkrotron.

Në historinë e ndoshta më i këndshëm ishte periudha nga 1956 në 1957 vjet. Në atë kohë, shkenca sovjetike, sidomos fizika, nuk ka mbetur prapa vëllezërve të huaja. Duke përdorur vitet e akumuluar përvojë, fizikanti sovjetik i quajtur Vladimir Veksler bërë një përparim në shkencë. Ata janë sinkrotron më e fuqishme në atë kohë u krijua. Kapaciteti i saj të punës ishte 10 GeV (10 miliardë volt elektron). Pasi ky zbulim ka krijuar tashmë shembuj të rënda të përshpejtuesit: Large elektron-pozitron Collider, një përshpejtues Zvicra, Gjermania, Shtetet e Bashkuara. Ata të gjithë kanë një qëllim të përbashkët - studimin e grimcave themelore të kuarkeve.

Large Hadron Collider u krijua në vendin e sajë të parë në përpjekjet e fizikani italian. Dhe emri i tij ishte Carlo Rubbia, nobelistes. Gjatë veprimtarisë së saj Rubbia punoi si drejtor në Organizatën Evropiane për Kërkime Bërthamore. Ai ishte vendosur për të ndërtuar dhe drejtuar LHC është në vend qendër kërkimore.

Ku Hadron Collider?

Collider vendosur në kufirin mes Zvicrës dhe Francës. Gjatësia e perimetrit të tij është 27 kilometra, dhe kështu ajo quhet e madhe. unazë përshpejtues shkon prapa 50 deri 175 metra. Magneti 1232 është vendosur Collider. Ata janë superconducting, që do të thotë mund të zhvillojnë një fushë maksimal për përshpejtimin, pasi kostot e energjisë të magnet të tilla janë pothuajse mungon. Pesha totale e çdo magnet është 3.5 ton në një gjatësi prej 14.3 metrash.

Ashtu si çdo objekt fizik, Large Hadron Collider gjeneron nxehtësi. Prandaj, është e nevojshme që vazhdimisht të ftohtë. Për këtë qëllim, temperatura është mbajtur në 1.7 K përdorur 12 milion litra nitrogjen të lëngët. Përveç kësaj, të lëngshme helium (700.000 litra) është përdorur për ftohje, dhe më e rëndësishmja - presioni është përdorur, e cila është dhjetë herë më e ulët se sa presion normal atmosferik.

Temperatura 1.7 K celsius është -271 gradë. një temperaturë të tillë është pothuajse afër zeros absolute. zero absolute është quajtur kufirin më të ulët të mundshme, të cilat mund të ketë një trup fizik.

Pjesa e brendshme e tunelit nuk është më pak interesant. Ka niob-titan superconducting kabllo me mundësitë. gjatësia e tyre është 7600 kilometra. Pesha totale është 1200 ton kabllot. Pjesa e brendshme e kabllit - një rrjet i telave 6300 me një distancë të përgjithshme prej 1.5 miliardë kilometra. Kjo gjatësi është e barabartë me 10 njësi astronomike. Për shembull, distanca nga toka në diell është 10 njësi të tilla.

Nëse ne flasim për vendndodhjen e saj gjeografike, mund të thuhet se unaza Collider shtrihen në mes të qyteteve të Saint-Genis dhe Forno Voltaire vendosura në anën franceze, si dhe Marin dhe Vessurat - me anën zvicerane. unazë e vogël, e quajtur PS, shtrihet përgjatë kufirit të diametrit.

Raison d'être

Për t'iu përgjigjur pyetjes "Çfarë është LHC", ju duhet të kthehet për të shkencëtarëve. Shumë shkencëtarë thonë se ajo është shpikje e madhe për të gjithë periudhën e ekzistencës së shkencës dhe se shkenca pa atë, i cili është i njohur për ne sot, thjesht nuk ka kuptim. Ekzistenca dhe nisjen e Large Hadron Collider janë interesante në atë që përplasja e grimcave në LHC është një shpërthim. Të gjitha grimcat e imta shpërndaj në drejtime të ndryshme. Për të formuar grimca të reja, të cilat mund të shpjegojë ekzistencën dhe kuptimin e shumë.

Gjëja e parë që shkencëtarët janë përpjekur për të gjetur këto grimca u rrëzua - ajo është parashikuar teorikisht nga fizikanti Peter Higgs grimcë elementare të quajtur "Higgs boson". Kjo grimcë mahnitëse është një bartës i informacionit, janë konsideruar. Megjithatë, ajo është quajtur një "grimcë Perëndia". Hapja atë do të shkojë shkencëtarët për të kuptuar universin. Duhet të theksohet se në vitin 2012, 4 korrik Hadron Collider (filloni atë pjesërisht arriti) për të ndihmuar të gjetur një grimcë të ngjashme. Deri më sot, shkencëtarët janë duke u përpjekur për të studiuar atë në detaje.

Sa kohë do të ...

Sigurisht, Shtrohet pyetja, pse janë shkencëtarë kaq shumë kohë për të studiuar këto grimca. Nëse keni një pajisje, ju mund të kandidojë atë, dhe çdo herë për të xhiruar më shumë dhe më shumë të dhëna. Fakti se puna e LHC - kjo është një kënaqësi e shtrenjtë. Një nisë kushton një shumë të madhe. Për shembull, konsumi vjetor i energjisë është e barabartë me 800 milionë. KW / h. Kjo sasi e energjisë së konsumuar në qytet me një popullsi prej rreth 100 mijë. Njeriu, në standardet mesatare. Kjo nuk përfshin shpenzimet e mirëmbajtjes. Një arsye tjetër - është se shpërthimi LHC që ndodh kur vendosjes protonet lidhura për të prodhuar një vëllim të madh të të dhënave: një kompjuter të lexueshme informacion në mënyrë që përpunimi merr shumë kohë. Edhe përkundër faktit se fuqia e kompjuterëve që marrin informacionin, madje edhe të mëdha nga standardet e sotme.

Një tjetër arsye - nuk është më pak i njohur materia e errët. Shkencëtarët që punojnë me Collider në këtë drejtim, siguroi se gama e dukshme e universit është vetëm 4%. Supozohet se pjesa tjetër - kjo është çështje e errët dhe energjia e errët. Eksperimentalisht duke u përpjekur për të provuar se kjo teori është e saktë.

Hadron Collider: për ose kundër

Vënë përpara teoria e materies së zezë të quajtur në pikëpyetje siguria e ekzistencës së LHC. U ngrit pyetja: "Hadron Collider: për apo kundër?" Ai ishte i shqetësuar shumë shkencëtarë. Të gjitha mendjet e mëdha të botës janë të ndarë në dy kategori. "Kundërshtarët" kanë vënë përpara një teori interesante se nëse ekziston gjë e tillë, atëherë ajo duhet të jetë grimcë e saj të kundërta. Dhe përplasja e grimcave në përshpejtues duket pjesë të errët. Nuk ishte një rrezik që në pjesën e errët dhe pjesa që ne shohim fytyrën. Atëherë ajo mund të çojë në vdekjen e gjithësisë. Megjithatë, pas LHC fillimit parë kjo teori ka qenë pjesërisht e brishtë.

Next në rëndësi vjen një shpërthim i universit, ose më mirë - lindja. Besohet se përplasja mund të vërehet se si universi u soll në sekondat e para të ekzistencës. Mënyra ajo dukej pas origjinës së Big Bengut. Besohet se procesi përplasja grimcave është shumë i ngjashëm me atë që ishte në fillim të lindjes së universit.

Të paktën një ide e shkëlqyer që shkencëtarët kontrolluar - kjo është modele ekzotike. Duket e pabesueshme, por nuk është një teori që sugjeron se ka dimensione dhe universe të tjera si ne njerëzit. Dhe kaq të çuditshme të mjaftueshme, përshpejtues dhe janë në gjendje për të ndihmuar.

Ta themi thjesht, qëllimi i ekzistencës së përshpejtues është për të kuptuar se çfarë universi është, se si ajo u krijua, të provojë apo të hedh poshtë çdo teori ekzistuese të grimcave dhe të fenomeneve të ngjashme. Sigurisht, ajo do të marrë vite, por me çdo fillim, zbulimet e reja që e kishte anuluar botën e shkencës.

Fakte rreth përshpejtues

Gjithkush e di se përshpejtues përshpejton grimcat deri në 99% shpejtësinë e dritës, por jo shumë njerëz e dinë se përqindja është e barabartë me 99.9999991% të shpejtësisë së dritës. Kjo shifër e mahnitshme ka kuptim për shkak të dizajnit të përsosur dhe magnet të fuqishëm të përshpejtuar. Ne gjithashtu duhet të theksohet disa nga faktet më pak të njohura.

Numrat e prodhuara në përplasjes së grimcave gjatë nxitimit

Numri i protoneve në një bandë	100 miliardë. (1011)
Numri i bunches	për 2,808
Numri i kalimit proton trarëve në zonën detektor	deri në 31 milionë. Zonat e dytë 4
Numri i grimcave te goditjet ndërprerje	në 20
Vëllimi për të dhënat e goditjes	rreth 1.5 MB
Sasitë e grimcave Higgs	1 bit çdo 2.5 sekonda (at intensitetin e plotë të rrezes dhe sipas parashikimeve të caktuara për vetitë e grimcave Higgs)

Rreth 100 milionë Streams e të dhënave. Që vijnë nga secili prej dy detektorë kryesore mund të në një çështje e sekonda për të përfunduar më shumë se 100.000 CD. Në vetëm një muaj numri i disqeve kanë arritur një lartësi të tillë që kur ata u shtri në rafte, do të ishte e mjaftueshme për të hënë. Prandaj u vendos të mos mbledhin të gjitha të dhënat që vijnë nga detektorë, por vetëm ata që janë të lejuar të përdorin sistemin e mbledhjes së të dhënave, e cila në fakt vepron si një filtër për të dhënat. Ai ishte vendosur për të regjistruar vetëm 100 ngjarjet që ndodhën në kohën e shpërthimit. Regjistruara këto ngjarje do të jetë për arkivimin qendër të dhënave të sistemit LHC, i cili ndodhet në Laboratorin Evropian për Particle Fizikë, i cili është edhe vendi i pozitës përshpejtues. Do të regjistrohen ngjarjet që kanë qenë të regjistruar, dhe atyre që përfaqësojnë komunitetin shkencor interes më të madh.

aftertreatment

Pas regjistrimit njëqind kilobytes e të dhënave të përpunuara. Për këtë qëllim, më shumë se dy milionë kompjuterë të vendosura në CERN. Qëllimi i këtyre kompjuterëve është përpunimi i të dhënave të para dhe formimin e bazës së tyre, e cila do të jetë e dobishme për analiza të mëtejshme. Më tej gjeneruar lumë të dhënave do të drejtohet nga një rrjet kompjuterik GRID. Ky rrjet në internet lidh mijëra kompjutera që janë të vendosura në institucione të ndryshme në mbarë botën, lidh më shumë se njëqind qendra të mëdha, të cilat janë të vendosura në tre kontinente. Të gjitha pikat e tilla janë të lidhura me përdorimin e CERN fibrave optike - për të normës maksimale të dhënave.

Duke folur për fakte, është e nevojshme të përmendet edhe për strukturën e treguesve fizike. Tunelit përshpejtues është një devijim prej 1.4% nga planin horizontal. Kjo është bërë në vendin e parë për të vënë shumicën e tunelit përshpejtues në shkëmb monolit. Kështu thellësia e vendosjes mbi anët e kundërta janë të ndryshme. Në qoftë se ne supozojmë nga liqeni, i cili ndodhet në afërsi të Gjenevës, thellësia është 50 metra. Pjesa e kundërta ka një thellësi prej 175 metra.

Gjëja interesante është se fazat hënore ndikojnë në përshpejtues. Kjo mund të duket si një objekt të largët mund të veprojë në një distancë. Por është vërejtur se gjatë Hënës së plotë, kur ka një rritje të tokës në zonën e Gjenevës, në rritje nga sa më shumë 25 centimetra. Kjo ndikon në gjatësinë e Collider. Length duke incremented nga 1 milimetër, dhe energjia rreze është ndryshuar me 0.02%. Që nga energjia e kontrollit rreze duhet të mbahen deri në 0,002%, studiuesit duhet të marrë parasysh këtë fenomen.

Gjithashtu interesante është se tuneli Collider ka formën e një tetëkëndësh tepër se një rreth, sa më shumë janë. Angles formuar e seksioneve të shkurtër. Ata janë të rregulluar detektorë fikse dhe sistem që menaxhon rreze përshpejtuar grimcë.

strukturë

Hadron Collider, nisjen e cila është e lidhur me shumë nga detajet dhe eksitim e shkencëtarëve - një pajisje e mahnitshme. Të gjitha përshpejtues përbëhet nga dy unaza. unazë e vogël quhet proton sinkrotron ose, për të përdorur shkurtesave - PS. Large unazë - Super Proton sinkrotron, apo SPS. Së bashku me dy unaza të lejojë të shpërndarë pjesa për 99,9% shpejtësinë e dritës. Kështu Collider rrit dhe energjinë e protoneve, duke rritur energjinë e tyre totale prej 16 herë. Ai gjithashtu lejon grimcat përplasen me njëri-tjetrin rreth 30 Mill. Koha / s. për 10 orë. 4 detektorë të mëdha është marrë në shumicën e 100 terabajt të dhëna dixhitale për sekondë. Marrjen e të dhënave për shkak të faktorëve individualë. Për shembull, ata mund të zbulojë grimcave elementare, të cilat kanë një ngarkesë negative elektrike, dhe të ketë një gjysmë rrotullim. Që këto grimca janë të paqëndrueshme, pastaj të drejtuar zbulimin e tyre e pamundur është e mundur për të zbuluar vetëm energjia e tyre të emetuara në një kënd të caktuar me aksin rreze. Ky hap është quajtur një nivel të parë të shkaktojë. Ky hap është ndjekur nga më shumë se 100 karta të veçanta të të dhënave, të cilat janë të integruara në zbatimin logjikë. Kjo pjesë është e karakterizuar nga fakti se gjatë marrjes së të dhënave është një përzgjedhje e blloqeve të dhënave më shumë se 100 tysyach në një të dytë. Pastaj, këto të dhëna janë përdorur për analizë, e cila ndodh duke përdorur një mekanizëm të nivelit të lartë.

Niveli Systems Next, anasjelltas, për të marrë informacion nga të gjitha rrjedhjen e detektor. detektor Software operon në rrjet. Atje ajo do të përdorë një numër të madh të kompjuterëve të procesit blloqe mëvonshme të dhënave, koha mesatare e mes blloqeve të - 10 mikrosekonda. Programet do të duhet për të krijuar një shenjë të grimcave, që korrespondon me pikën fillestare. Rezultati është një grup i të dhënave formuar përbërë nga momentit, energji dhe rrugë të tjera që u ngrit gjatë një ngjarje.

pjesë përshpejtues

All përshpejtues mund të ndahet në 5 pjesë kryesore:

1) elektron-pozitron përshpejtues Collider. Pjesa është rreth 7 magnet tysyach me pronat superconducting. Me to ndodh nëpërmjet drejtimin unazor të tunelit rreze. Dhe gjithashtu ata përqendrohen një rreze në një rrjedhë gjerësia e të cilit zvogëlohet me gjerësinë e një fije floku të vetme.

2) solenoid kompakte muon. Kjo detektor është projektuar për qëllim të përgjithshëm. Në një detektor të tillë janë në kërkim për fenomene të reja dhe, për shembull, kërkoni për grimcës Higgs.

3) detektor LHCb. Rëndësia e kësaj pajisje është për të kërkuar për kuarkeve dhe grimcave të kundërta tyre - antiquarks.

4) ATLAS toroidal instalimit. Kjo detektor është projektuar për fiksimin e muons.

5) Alice. Kjo detektor kap përplasur joneve epërsinë dhe goditjet proton-proton.

Vështirësitë duke filluar LHC

Pavarësisht nga fakti se prania e teknologjisë së lartë eliminon mundësinë e gabimeve në praktikë çdo gjë është e ndryshme. Gjatë një vonesë, si dhe dështimit në kohën e kuvendit përshpejtues. Unë duhet të them se kjo situatë e papritur nuk ishte. Pajisja përmban shumë nuanca dhe kërkon saktësi të tillë që shkencëtarët presin rezultate të ngjashme. Për shembull, një nga problemet me të cilat u përball me shkencëtarët gjatë nisjes - refuzimi i magnet, i cili u përqëndrua trarëve të protoneve menjëherë para përplasjes. Ky aksident i rëndë është shkaktuar nga shkatërrimi i malit për shkak të humbjes së magnet superconducting.

Ky problem u ngrit në vitin 2007. Për shkak të saj, fillimi i Collider shtyrë disa herë, dhe në qershor nisjen ndodhi, gati një vit Collider ende filluar.

Nisja e fundit e Collider ishte i suksesshëm, ajo mbledh shumë terabajt të dhëna.

Hadron Collider, nisjen e cila u mbajt më 5 prill, 2015, operon me sukses. Gjatë trarëve muaj do të ndjekin rreth unazë, gradualisht duke rritur fuqinë. Objektivat për studim, si të tilla, nuk ka. trarëve të energjisë përplasje do të rritet. Vlera e ashensorit nga 7 deri në 13 TeV TEV. Kjo rritje do të lejojë për të parë mundësi të reja në përplasjes së grimcave.

Në vitin 2013 dhe 2014. ishin inspektime serioze teknike të tuneleve, përshpejtuesit, detektorë dhe pajisje të tjera. Rezultati ishte 18 magnet bipolar janë superconducting funksion. Duhet të theksohet se numri i përgjithshëm i tyre është 1232 copë. Megjithatë, magnet e mbetura nuk kanë shkuar pa u vënë re. Përndryshe ne të zëvendësojë sistemin e mbrojtjes kundër ftohjes poshtë, e vënë përmirësuar. përmirësuar edhe sistemin e ftohjes e magnet. Kjo i lejon ata të qëndrojnë në temperatura të ulëta, me fuqi maksimale.

Nëse gjithçka shkon mirë, lansimi i ardhshëm i përshpejtues do të bëhet vetëm pas tre vjetësh. Përmes kësaj periudhe janë planifikuar punën e planifikuar për të përmirësuar, ekzaminimin teknik të Collider.

Duhet të theksohet se riparimi kushton një qindarkë, pa marrë parasysh koston. Hadron Collider, që nga viti 2010, ka një çmim të barabartë me 7.5 miliardë. Euro. Kjo shifër tregon të gjithë projektin në vendin e parë në listën e projekteve më të shtrenjtë në historinë e shkencës.

lajmi i fundit

Hadron Collider, nisjen e cila u zhvillua pas pushim, ishte i suksesshëm. të dhëna interesante janë mbledhur. Për shembull, prova është paraqitur se ideja moderne e grimcave të sakta. Kjo është bërë e mundur në sajë të funksionimin e duhur të detektorë CMS dhe LHCb. Këto BS detektorë prishjen e kapur nga dy Meson, e cila është dëshmi e drejtpërdrejtë besnikëri teoritë moderne.

Vlen duke i kërkuar pyetjen, se si është prova e kësaj teorie. Një mënyrë - kjo është kapja e grimcave të reja. Kjo është, në qoftë se një përplasje do të jetë grimca të reja elementare, që do të thotë se teoria modern duhet të rishikohet.

Shkencëtarët përqendruar vëmendjen në grimcë, sepse ajo mund të tregojnë, ose të paktën të hapur derën në drejtim të supersymmetry. Ky është një fillim i mirë për studime të mëtejshme dhe punës në Qendrën për Kërkime Shkencore në Gjenevë.

Çfarë ndodh më pas?

Pasi do të ndodhë modernizimin e ardhshëm të Collider do të jetë i ngarkuar me studimin e mëtejshëm të grimcave. Në mënyrë të veçantë, ajo do të jetë e nevojshme për të mësuar më shumë rreth boson Higgs. Pavarësisht nga fakti se për këtë zbulim u nderua me Çmimin Nobel, jo të gjitha pronat e saj kuptuar plotësisht dhe provuar. Prandaj, shkencëtarët kanë një punë të gjatë dhe të vështirë në studimin e këtij grimcave të mahnitshme.

Përveç kësaj, ju duhet të vazhdojë të punojë për të provuar ose hedh poshtë teorinë e supersymmetry. Edhe pse kjo duket pak fantastike, por ajo ka të drejtë të ekzistojë. A nuk mendoni se gjithë vëmendja është dhënë vetëm në numrin e parë të rëndësishme për secilin projekt ka ekipin e vet të shkencëtarëve të cilët punojnë në këtë fushë.

Sigurisht, kjo nuk është e gjitha detyrat që duhet të adresohen për të shkencëtarëve. Me çdo terabajt të ri të informacionit të marrë një listë të pyetjeve të plotësohet vazhdimisht, dhe përgjigjet e tyre mund të shikohen gjatë viteve.