Hadron Collider: Begin. Die Large Hadron Collider hoekom? Waar is?

Geskiedenis van die versneller, wat ons vandag ken as die Large Hadron Collider begin meer sedert 2007. Aanvanklik het dit begin met die chronologie van die versneller van die siklotron. Die toestel is 'n klein toestel wat pas maklik op die tafel. Toe die storie van versnellers het geleidelik ontwikkel. Dit verskyn synchrotron en synchrotron.

In die geskiedenis van miskien die mees vermaaklike was die tydperk 1956-1957 jaar. Op die oomblik, die Sowjet-wetenskap, veral fisika, het nie agter vreemde broers. Die gebruik van die opgehoopte jaar ondervinding, die Sowjet-fisikus genaamd Vladimir Veksler 'n deurbraak gemaak in die wetenskap. Hulle is die mees kragtige synchrotron ten tyde geskep. Sy werk kapasiteit was 10 GeV (10000000000 elektron volts). Na hierdie ontdekking reeds geskep ernstige voorbeelde van versnellers: Groot Electron-positron Collider, 'n versneller Switserse, Duitsland, die Verenigde State van Amerika. Hulle het almal een gemeenskaplike doel - die studie van fundamentele deeltjies van kwarke.

Die Large Hadron Collider is geskep in die eerste plek te danke aan die pogings van die Italiaanse fisikus. En sy naam was Carlo Rubbia, Nobelprys laureate. Tydens sy aktiwiteit gewerk Rubbia as 'n direkteur by die Europese Organisasie vir Kernnavorsing. Daar is besluit om op te bou en uit te voer die LHC is op die terrein sentrum vir navorsing.

Waar Hadron Collider?

Collider geplaas op die grens tussen Switserland en Frankryk. Lengte van sy omtrek is 27 kilometer, en dus is dit 'n groot geroep. versneller ring gaan terug 50-175 meter. Die magneet 1232 is ingestel Collider. Hulle is supergeleidende, wat beteken dat 'n mens kan 'n maksimum veld te ontwikkel vir versnelling, aangesien die energie koste van sodanige magnete is feitlik afwesig. Die totale gewig van elke magneet is 3,5 ton teen 'n lengte van 14,3 meter.

Soos enige fisiese voorwerp, die Large Hadron Collider genereer hitte. Daarom is dit nodig om voortdurend koel. Vir hierdie doel, is temperatuur gehandhaaf word op 1,7 K met behulp van 12 miljoen liter vloeibare stikstof. Daarbenewens is vloeibare helium (700000 liter) wat gebruik word vir verkoeling, en die belangrikste - die druk word gebruik, wat tien keer laer as die normale atmosferiese druk.

Temperatuur 1.7 K Celsius is -271 grade. So 'n temperatuur is byna naby aan absolute nul. Absolute nul staan bekend as die laagste moontlike beperking, wat 'n fisiese liggaam kan hê.

Die binneste gedeelte van die tonnel is nie minder interessant. Daar is niobium-titanium supergeleidende kabel met moontlikhede. Hul lengte is 7600 km. Die totale gewig is 1200 ton kabels. Die binnekant van die kabel - 'n pleksus van drade 6300 met 'n totale afstand van 1,5 miljard kilometer. Dit lengte is gelyk aan 10 astronomiese eenhede. Byvoorbeeld, die afstand vanaf die aarde na die son is 10 sulke eenhede.

As ons praat oor sy geografiese ligging, kan dit gesê word dat die Collider ringe lê tussen die stede van Saint-Genis en Forno Voltaire geleë op die Franse kant, sowel as Marin en Vessurat - met die Switserse kant. Klein ring, genaamd PS, strek langs die grens van die deursnee.

Die bestaansdoel

Ten einde die vraag te beantwoord: "Wat is die LHC", wat jy nodig het om te draai na die wetenskaplikes. Baie wetenskaplikes sê dat dit is die groot uitvinding vir die hele tydperk van die bestaan van die wetenskap, en dat die wetenskap sonder dit, wat vandag aan ons bekend is, maak net nie sin maak. Die bestaan en die bekendstelling van die Large Hadron Collider is interessant dat die botsing van deeltjies in die LHC is 'n ontploffing. Al die fyn deeltjies verstrooi in verskillende rigtings. Om nuwe deeltjies, wat die bestaan en betekenis van baie kan verduidelik vorm.

Die eerste ding wat wetenskaplikes het probeer om hierdie deeltjies te vind neergestort - dit is teoreties voorspel deur fisikus Peter Higgs elementêre deeltjie bekend as die "Higgs boson". Hierdie pragtige deeltjie is 'n draer van inligting, oorweeg word. Tog is dit 'n sogenaamde "deeltjie God". Oop te maak sou wetenskaplikes skuif na die heelal te verstaan. Daar moet kennis geneem word dat in 2012, 4 Julie, Hadron Collider (begin dit gedeeltelik daarin geslaag) om te help vind 'n soortgelyke deeltjie. Tot op datum, is wetenskaplikes probeer om dit te bestudeer in detail.

Hoe lank sal ...

Natuurlik, die vraag ontstaan onmiddellik, hoekom is wetenskaplikes so lank geneem om hierdie deeltjies te bestudeer. As jy 'n toestel, kan jy dit uit te voer, en elke keer as om meer en meer data te skiet. Die feit dat die werk van die LHC - dit is 'n duur plesier. Een bekendstelling kos 'n groot bedrag. Byvoorbeeld, die jaarlikse energieverbruik is gelyk aan sowat 800 miljoen. KW / h. Hierdie bedrag van energie wat verbruik die stad met 'n bevolking van sowat 100 duisend. Man, by die gemiddelde standaarde. Dit sluit nie onderhoudskoste. Nog 'n rede - is dat die LHC ontploffing wat plaasvind wanneer beit die protone gebind om 'n groot volume van data te produseer: 'n rekenaar-leesbare inligting sodat die verwerking neem baie tyd. Selfs ten spyte van die feit dat die krag van rekenaars wat die inligting ontvang, selfs groot deur vandag se standaarde.

Nog 'n rede - dit is niks minder bekende donker materie. Wetenskaplikes werk met Collider in hierdie rigting, verseker dat die sigbare verskeidenheid van die heelal is net 4%. Daar word aanvaar dat die res - dit is donker materie en donker energie. Eksperimenteel probeer om te bewys dat hierdie teorie korrek is.

Hadron Collider: vir of teen

Na vore gebring die teorie van donker materie in twyfel getrek die veiligheid van die bestaan van die LHC. Die vraag ontstaan: "Hadron Collider: vir of teen?" Hy was bekommerd baie wetenskaplikes. Al die groot geeste van die wêreld is verdeel in twee kategorieë. "Teenstanders" het na vore 'n interessante teorie dat indien so 'n saak bestaan, dan moet dit die teenoorgestelde deeltjie word. En die botsing van deeltjies in die versneller verskyn donkerder deel. Daar was 'n risiko dat die donker deel en die deel wat ons sien gesig. Dan is dit kan lei tot die dood van die heelal. Maar na die eerste begin LHC hierdie teorie het n gedeelte sal bros wees.

Volgende in belang kom 'n ontploffing van die heelal, of eerder - die geboorte. Daar word geglo dat die botsing waargeneem kan word hoe die heelal in die eerste sekondes van die bestaan gedra. Die manier waarop sy kyk na die oorsprong van die Oerknal. Daar word geglo dat die deeltjie botsing proses is baie soortgelyk aan die een wat aan die begin van die geboorte van die heelal.

Ten minste nog 'n fantastiese idee wat wetenskaplikes nagegaan - dis eksotiese modelle. Dit lyk ongelooflik, maar daar is 'n teorie wat daarop dui dat daar ander dimensies en heelalle soos ons mense. En vreemd genoeg, die versneller en in staat is om te help.

Eenvoudig gestel, die doel van die bestaan van die versneller is om te verstaan wat die heelal is, hoe dit geskep is, te bewys of te weerlê enige bestaande teorie van deeltjies en verwante verskynsels. Natuurlik sou dit jare neem, maar met elke begin, nuwe ontdekkings wat die wêreld van die wetenskap omgeslaan.

Feite oor die versneller

Almal weet dat die versneller versnel deeltjies tot 99% van die spoed van lig, maar nie baie mense weet dat die persentasie is gelyk aan 99,9999991% van die spoed van lig. Dit is die wonderlike figuur sinvol as gevolg van die perfekte ontwerp en kragtige magnete te versnel. Ons moet ook 'n paar van die minder bekende feite daarop.

Die getalle wat in die botsing van deeltjies tydens versnelling

Die aantal protone in 'n klomp	100 miljard. (1011)
aantal trosse	om 2808
Die aantal verby proton balke in die detector sone	tot 31 miljoen toegeneem. tweede sones 4
Die aantal deeltjies botsings by die kruising	tot 20
Deel per ongeluk data	ongeveer 1,5 MB
Hoeveelhede van deeltjies Higgs	1 gebyt elke 2,5 sekondes (op volle sterkte van die bundel en in ooreenstemming met sekere aannames oor die eienskappe van die deeltjies Higgs)

Ongeveer 100 miljoen. Streams van data wat kom uit elk van die twee belangrikste detectors kan in 'n kwessie van sekondes na meer as 100,000 CDs te voltooi. In net 'n maand het die getal van skyfies so 'n hoogte dat wanneer hulle lê in die stapel te plaas, sou dit genoeg wees om die maan te bereik. Daar is dus besluit al die data wat afkomstig is van die detektors nie in te samel, maar slegs diegene wat toegelaat word om die data-insameling stelsel, wat in werklikheid dien as 'n filter vir die data gebruik. Daar is besluit om net 100 gebeure wat plaasgevind het ten tyde van die ontploffing te teken. Aangeteken hierdie gebeure sal wees na argief die data sentrum van die LHC stelsel, wat is geleë op die Europese Laboratorium vir deeltjesfysica, wat ook die plek van die versneller posisie. Sal aangeteken word die gebeure wat opgeteken, en diegene wat die grootste belang verteenwoordig die wetenskaplike gemeenskap.

aftertreatment

Na die opname van 'n honderd kilogrepe van data te verwerk. Vir hierdie doel, meer as twee miljoen rekenaars geleë in CERN. Die doel van hierdie rekenaars is die verwerking van rou data en die vorming van hul base, wat nuttig vir verdere analise sal wees. Verdere gegenereer datastroom sal gerig word aan 'n rekenaarnetwerk rooster. Hierdie aanlyn-netwerk verbind duisende rekenaars wat geleë in verskillende instellings regoor die wêreld, bind meer as honderd groot sentra, wat geleë is op drie vastelande. Alle sodanige punte verbind met CERN met behulp van optiese vesel - vir 'n maksimum datatempo.

Praat van feite, is dit nodig om ook te noem oor die struktuur van die fisiese aanwysers. Tonnel versneller is 'n afwyking van 1,4% van die horisontale vlak. Dit is gedoen in die eerste plek om die meeste van die versneller tonnel in monolitiese rock sit. So het die diepte van plasing op die teenoorgestelde kante is anders. As ons aanneem van die dam, wat geleë is naby Genève, die diepte is 50 meter. Die teenoorgestelde deel het 'n diepte van 175 meter.

Die interessante ding is dat die maan fases invloed op die versneller. Dit kan lyk soos 'n verafgeleë voorwerp kan optree op 'n afstand. Maar dit is bekend dat tydens 'n volmaan, wanneer daar 'n oplewing van grond in die gebied Genève, stygende met soveel as 25 sentimeter. Dit raak die lengte van die Collider. Lengte daardeur geïnkrementeer deur 1 millimeter, en die balk energie verander word deur 0,02%. Sedert die energie van die balk beheer tot 0,002% moet gehou word, moet die navorsers in ag neem hierdie verskynsel.

Ook interessant is dat die Collider tonnel het die vorm van 'n agthoek eerder as 'n sirkel, soveel is. Hoeke gevorm van kort artikels. Hulle is gereël vaste detectors en die stelsel wat die versnelde deeltjie balk bestuur.

struktuur

Hadron Collider, die bekendstelling van wat geassosieer word met baie van die besonderhede en die opwinding van wetenskaplikes - 'n ongelooflike toestel. Alle versneller bestaan uit twee ringe. Klein ring genoem proton synchrotron of, om afkortings te gebruik - PS. Groot ring - Super Proton Sinchroton, of SPS. Saam die twee ringe toelaat dat die strooi gedeelte na 99,9% van die spoed van lig. So Collider toeneem en die energie van protone, die verhoging van hul totale energie van 16 keer. Dit laat ook die deeltjies met mekaar bots ongeveer 30 Mill. Tyd / s. vir 10 uur. 4 groot detectors word verkry by die meeste 100 terabyte van digitale data per sekonde. Ontvangs van data as gevolg van individuele faktore. Byvoorbeeld, kan hulle op te spoor elementêre deeltjies, wat 'n negatiewe elektriese lading het, en het 'n half-spin. Aangesien hierdie deeltjies is onstabiel, dan rig hulle opsporing onmoontlik is moontlik om op te spoor net hul energie word uitgestuur teen 'n sekere hoek met die bundel as. Hierdie stap word 'n eerste sneller vlak. Hierdie stap is gevolg deur meer as 100 spesiale datakaarte, wat geïntegreer in die logika implementering. Hierdie deel word gekenmerk deurdat tydens die ontvangs van data is 'n seleksie van meer as 100 tysyach data blokke in 'n sekonde. Dan is hierdie inligting gebruik vir analise, wat plaasvind met behulp van 'n hoër vlak meganisme.

Volgende vlak Systems, omgekeerd, ontvang inligting uit al die detector vloei. Sagteware detector bedryf in die netwerk. Daar sal dit 'n groot aantal rekenaars gebruik om die daaropvolgende data blokke, die gemiddelde tyd tussen die blokke van die proses - 10 mikrosekondes. Programme sal nodig hê om 'n punt van deeltjies te skep, wat ooreenstem met die oorspronklike punt. Die resultaat is 'n datastel gevorm wat bestaan uit momentum, energie, en ander pad wat ontstaan het tydens een geleentheid.

versneller dele

Alle versneller kan verdeel word in 5 hoofdele:

1) die elektron-positron versneller Collider. Die deel is sowat 7 tysyach magnete met supergeleidende eienskappe. Met hulle gebeur deur die ringvormig rigting van die balk tonnel. En ook fokus hulle 'n balk in een vloei wie se breedte daal tot die breedte van 'n enkele hare.

2) Compact muon solenoïde. Dit detector is ontwerp vir algemene doel. In so 'n detector is op soek na nuwe verskynsels en, byvoorbeeld, soek vir die Higgs deeltjies.

3) Aanwyser LHCb. Die betekenis van hierdie toestel is om te soek na kwarke en die deeltjies hulle opponerende - antiquarks.

4) Die TOROÏDALE installasie ATLAS. Dit detector is ontwerp vir bevestiging van die muons.

5) Alice. Dit detector vaslegging van 'n botsing lei ione, en proton-proton botsings.

Probleme begin die LHC

Ten spyte van die feit dat die teenwoordigheid van 'n hoë-tegnologie skakel die moontlikheid van foute in die praktyk alles is anders. Tydens 'n vertraging, asook die mislukking tyd van die versneller vergadering. Ek moet sê dat hierdie onverwagte situasie was nie. Die toestel bevat baie nuanses en vereis sulke presisie wat wetenskaplikes verwag dat soortgelyke resultate. Byvoorbeeld, een van die probleme wat die wetenskaplikes tydens die bekendstelling in die gesig gestaar - die weiering van die magneet, wat balke van protone gefokus onmiddellik voor die botsing. Hierdie ernstige ongeluk veroorsaak is deur die vernietiging van die berg te danke aan die verlies van supergeleidende magneet.

Hierdie probleem ontstaan in 2007. As gevolg van dit, die bekendstelling van die Collider 'n paar keer uitgestel, en in Junie het die bekendstelling plaasgevind het, nog byna 'n jaar Collider begin.

Die laaste bekendstelling van die Collider suksesvol was, dit versamel soveel terabyte van data.

Hadron Collider, die bekendstelling van wat plaasgevind het op April 5, 2015, suksesvol bedryf. Gedurende die maand balke sal jaag om die ring, geleidelik te verhoog krag. Die doelwitte vir die studie as sodanig, no. botsing energie balke sal verhoog word. Die waarde van lift 7-13 TEV TEV. Hierdie toename in staat sal stel om nuwe geleenthede te sien in die botsing van deeltjies.

In 2013 en 2014. was ernstige tegniese inspeksies van tonnels, versnellers, detectors en ander toerusting. Die gevolg was 18 bipolêre magnete is supergeleidende funksie. Dit sal opgemerk word dat die totale aantal van hulle is 1232 stukke. Tog het die oorblywende magnete nie ongesiens verby. Anders ons die stelsel van beskerming te vervang teen afkoeling, sit verbeter. Ook die verbetering van die verkoelingstelsel van magnete. Dit laat hulle teen 'n lae temperature te bly, met 'n maksimum krag.

As alles goed gaan, sal die volgende bekendstelling van die versneller plaasvind net na drie jaar. Deur middel van hierdie tydperk is geskeduleer beplande werk om te verbeter, die tegniese ondersoek van die Collider.

Dit sal opgemerk word dat die herstel kos 'n sent, sonder inagneming van die koste. Hadron Collider, as van 2010 het 'n waarde gelyk aan 7,5 miljard. Euro. Hierdie syfer vertoon die hele projek in die eerste plek in die lys van die duurste projekte in die geskiedenis van die wetenskap.

onlangse nuus

Hadron Collider, die bekendstelling van wat plaasgevind het na die breek, was suksesvol. Interessante data is ingesamel. Byvoorbeeld, is bewyse aangebied dat die moderne idee van die korrekte deeltjies. Dit is moontlik gemaak te danke aan die behoorlike werking van die CMS en LHCb detectors. Hierdie detectors verval BS gevang deur twee meson, wat direkte bewyse getrouheid moderne teorieë.

Dit is die moeite werd om te vra die vraag, hoe is die bewys van hierdie teorie. Een manier - dit is die inname van nuwe deeltjies. Dit wil sê, as 'n botsing sal nuwe elementêre deeltjies, wat beteken dat die moderne teorie hersien moet word.

Wetenskaplikes aandag op die deeltjie, want dit kan wys, of ten minste die deur oopmaak in die rigting van Super Symmetrie. Dit is 'n goeie begin vir verdere studie en werk in die Sentrum vir Wetenskaplike Navorsing in Genève.

Wat is volgende?

Na gaan volgende modernisering van die Collider gebeur sal getaak word met die verdere studie van deeltjies. In die besonder, sal dit nodig wees om meer oor die Higgs boson leer. Ten spyte van die feit dat vir hierdie ontdekking is bekroon met die Nobelprys, nie al sy eienskappe ten volle verstaan en bewys. Daarom, wetenskaplikes het 'n lang en moeilike werk op die studie van hierdie wonderlike deeltjies.

Daarbenewens, moet jy voortgaan om te werk om te bewys of te weerlê die teorie van Super Symmetrie. Hoewel dit lyk 'n bietjie fantasties, maar dit het 'n reg om te bestaan. Moenie dink dat al die aandag word gegee net om die eerste uitgawe van belang vir elke projek het sy eie span van wetenskaplikes wat in hierdie veld werk.

Natuurlik, dit is nie al die take wat nodig het om wetenskaplikes te word. Met elke nuwe terabyte van inligting het 'n lys van vrae voortdurend aangevul, en hul antwoorde kan opkyk oor die jare.