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Hadron Collider: Start. Il Large Hadron Collider perché? Dove si trova?

Storia dell'acceleratore, che noi oggi conosciamo come il Large Hadron Collider avvia più dal 2007. Inizialmente si è iniziato con la cronologia dell'acceleratore del ciclotrone. Il dispositivo è un piccolo dispositivo che si adatta facilmente sul tavolo. Poi la storia di acceleratori si è sviluppata costantemente. Sembrava di sincrotrone e di sincrotrone.


Nella storia forse la più divertente è stato il periodo che va dal 1956 al 1957 anni. A quel tempo, la scienza sovietica, in particolare la fisica, non restare indietro fratelli stranieri. Utilizzando le accumulato anni di esperienza, il fisico sovietico di nome Vladimir Veksler fatto un passo avanti nel campo della scienza. Essi sono i più potenti di sincrotrone, al momento è stato creato. La sua capacità di lavoro è stato di 10 GeV (10 miliardi di elettronvolt). Dopo questa scoperta ha già creato gravi esempi di acceleratori: Large Electron-Positron Collider, un acceleratore svizzero, la Germania, gli Stati Uniti. Tutti hanno un obiettivo comune – lo studio delle particelle fondamentali di quark.

Il Large Hadron Collider è stato creato nei primi posto grazie agli sforzi del fisico italiano. E il suo nome era Carlo Rubbia, premio Nobel. Nel corso della sua attività di Rubbia ha lavorato come direttore presso l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare. Si è deciso di costruire e gestire l'LHC è in loco centro di ricerca.

Dove Hadron Collider?

Collider collocato al confine tra la Svizzera e la Francia. Lunghezza della sua circonferenza è di 27 chilometri, e così è chiamato grande. anello acceleratore risale da 50 a 175 metri. Il magnete 1232 è impostato Collider. Essi sono superconduttori, che significa che si può sviluppare un campo massimo di accelerazione, poiché i costi energetici di tali magneti sono praticamente assenti. Il peso totale di ogni magnete è di 3,5 tonnellate a una lunghezza di 14,3 metri.

Come qualsiasi oggetto fisico, il Large Hadron Collider genera calore. Pertanto, è necessario costantemente fresco. A tale scopo, la temperatura è mantenuta a 1,7 K utilizzando 12 milioni di litri di azoto liquido. Inoltre, elio liquido (700.000 litri) viene usato per il raffreddamento, e soprattutto – la pressione viene utilizzato, che è dieci volte inferiore alla pressione atmosferica normale.

K Temperatura centigrado 1.7 è -271 gradi. Tale temperatura è quasi vicino a zero assoluto. zero assoluto è detto limite più basso possibile, che può avere un corpo fisico.

La parte interna del tunnel non è meno interessante. Ci sono cavo superconduttore niobio-titanio di possibilità. La loro lunghezza è 7600 chilometri. Il peso totale è di 1.200 tonnellate di cavi. L'interno del cavo – un plesso di fili 6300 con una distanza totale di 1,5 miliardi di chilometri. Questa lunghezza è pari a 10 unità astronomiche. Ad esempio, la distanza tra la terra e il sole è di 10 tali unità.

Se parliamo di sua posizione geografica, si può dire che gli anelli collider si trovano tra le città di Saint-Genis e Forno Voltaire si trova sul lato francese, così come Marin e Vessurat – con il lato svizzero. Piccolo anello, chiamato PS, si estende lungo il bordo del diametro.

La ragion d'essere

Al fine di rispondere alla domanda "Qual è il LHC", è necessario attivare gli scienziati. Molti scienziati dicono che è la grande invenzione per tutto il periodo di esistenza della scienza, e che la scienza senza di essa, che è noto a noi oggi, semplicemente non ha senso. L'esistenza e il lancio del Large Hadron Collider è interessante in quanto la collisione di particelle LHC è un'esplosione. Tutte le particelle fini disperdono in direzioni diverse. Per formare nuove particelle, che possono spiegare l'esistenza e il significato di molti.

La prima cosa che gli scienziati hanno cercato di trovare queste particelle si è schiantato – è teoricamente previsto dal fisico Peter Higgs particella elementare chiamata "bosone di Higgs". Questo stordimento particella è un vettore di informazioni, sono considerati. Eppure è chiamato "particella di Dio". Aprendolo si muoverebbe scienziati a capire l'universo. Va notato che nel 2012, il 4 luglio, Hadron Collider (avviarlo in parte riuscito) per aiutare a trovare una particella simile. Fino ad oggi, gli scienziati stanno cercando di studiare in dettaglio.

Fino a quando …

Naturalmente, la questione si pone subito, perché gli scienziati sono così tanto tempo per studiare queste particelle. Se si dispone di un dispositivo, è possibile eseguirlo, e ogni volta di girare sempre più dati. Il fatto che il lavoro di LHC – è un piacere costoso. Un lancio costa una grossa somma. Ad esempio, il consumo energetico annuo è pari a 800 milioni. KW / h. Questa quantità di energia consumata la città con una popolazione di circa 100 mila. L'uomo, le standard medi. Questo non include i costi di manutenzione. Un'altra ragione – è che l'esplosione LHC che si verifica quando contrapporre la protoni legati a produrre un grande volume di dati: un'informazione leggibile al computer in modo che l'elaborazione richiede un sacco di tempo. Anche nonostante il fatto che la potenza dei computer che ricevono le informazioni, anche di grandi dimensioni per gli standard odierni.

Un altro motivo – non è meno famosa materia oscura. Gli scienziati che lavorano con acceleratore in questa direzione, certi che la gamma visibile dell'universo è solo il 4%. Si presume che il resto – è la materia oscura e l'energia oscura. Sperimentalmente cercando di dimostrare che questa teoria è corretta.

Hadron Collider: a favore o contro

Ha proposto la teoria della materia oscura messa in discussione la sicurezza dell'esistenza di LHC. La questione è stata sollevata: "Hadron Collider: pro o contro?" Era preoccupato molti scienziati. Tutte le grandi menti del mondo sono divisi in due categorie. "Avversari" hanno presentato una teoria interessante che se esiste tale materia, allora deve essere la sua particella opposto. E la collisione di particelle nell'acceleratore appare parte più scura. C'era il rischio che la parte scura e la parte che vediamo il volto. Allora potrebbe portare alla morte dell'universo. Tuttavia, dopo il primo avvio LHC questa teoria è stata in parte fragile.

Avanti per importanza viene un'esplosione dell'universo, o meglio – la nascita. Si ritiene che la collisione può essere osservato come l'universo si è comportato nei primi secondi di esistenza. Il modo in cui si occupava l'origine del Big Bang. Si ritiene che il processo di collisione di particelle è molto simile a quella che era all'inizio della nascita dell'universo.

Almeno un'altra favolosa idea che gli scienziati controllati – è modelli esotici. Sembra incredibile, ma v'è una teoria che suggerisce che ci sono altre dimensioni e universi come noi esseri umani. E stranamente, l'acceleratore e sono in grado di aiutare.

In poche parole, lo scopo dell'esistenza dell'acceleratore è quello di capire che cosa l'universo è, come è stato creato, per provare o confutare qualsiasi teoria esistente di particelle e fenomeni correlati. Certo, ci sarebbero voluti anni, ma con ogni inizio, nuove scoperte che ha ribaltato il mondo della scienza.

Fatti su l'acceleratore

Tutti sanno che l'acceleratore accelera le particelle fino al 99% della velocità della luce, ma non molti sanno che la percentuale è pari al 99.9999991% della velocità della luce. Questa cifra stupefacente ha un senso a causa del design perfetto e potenti magneti accelerare. Dobbiamo anche notare alcuni dei fatti meno noti.

I numeri prodotte nella collisione di particelle durante l'accelerazione
Il numero di protoni in un mazzo a 100 miliardi. (1011)
numero di grappoli a 2.808

Il numero di passare protoni travi nella zona di rivelazione

fino a 31 milioni. zone secondo 4

Il numero di collisioni di particelle all'intersezione

a 20
Volume per i dati di collisione circa 1,5 MB
Quantità di particelle Higgs 1 bit ogni 2,5 secondi (alla massima intensità del fascio e secondo alcune ipotesi circa le proprietà delle particelle di Higgs)

Circa 100 milioni di euro. Flussi di dati che provengono da ciascuno dei due rivelatori principali possono in una manciata di secondi per completare più di 100.000 CD. In un solo mese il numero di dischi hanno raggiunto un'altezza tale che quando si stabiliscono nella pila, basterebbe alla luna. E 'stato quindi deciso di non raccogliere tutti i dati che provengono dai rivelatori, ma solo coloro che sono autorizzati ad utilizzare il sistema di raccolta dei dati, che di fatto funge da filtro per i dati. Si è deciso di registrare solo 100 eventi che si sono verificati al momento dell'esplosione. Registrati questi eventi sarà quello di archiviare il data center del sistema LHC, che si trova presso il Laboratorio europeo per la fisica delle particelle, che è anche il luogo della posizione dell'acceleratore. Verranno registrati gli eventi che sono stati registrati, e coloro che rappresentano la comunità scientifica il più grande interesse.

post-trattamento

Dopo aver registrato un centinaio di kilobyte di dati da elaborare. A tal fine, più di due milioni di computer situati in CERN. Lo scopo di questi computer è l'elaborazione dei dati grezzi e la formazione della loro base, che saranno utili per ulteriori analisi. Ulteriore flusso di dati generato venga indirizzato a una rete di computer GRIGLIA. Questa rete online connette migliaia di computer che si trovano in diverse istituzioni di tutto il mondo, si lega più di cento centri principali, che si trovano in tre continenti. Tutti questi punti sono collegati con il CERN tramite fibre ottiche – per velocità dati massima.

Parlando di fatti, è necessario menzionare anche sulla struttura degli indicatori fisici. Tunnel acceleratore è una deviazione del 1,4% rispetto al piano orizzontale. Ciò è stato fatto in primo luogo per mettere la maggior parte del tunnel dell'acceleratore nella roccia monolitica. Quindi la profondità di stage sui lati opposti sono differenti. Se assumiamo dal lago, che si trova nei pressi di Ginevra, la profondità è di 50 metri. La parte opposta ha una profondità di 175 metri.

La cosa interessante è che le fasi lunari influenzano l'acceleratore. Potrebbe sembrare un oggetto distante può agire a distanza. Ma si segnala che durante la luna piena, quando v'è un aumento di terreno nella zona di Ginevra, in aumento di ben 25 centimetri. Questo influenza la lunghezza del collider. Lunghezza quindi incrementato di 1 millimetro, e l'energia del fascio viene cambiata da 0,02%. Poiché l'energia del controllo del fascio deve essere tenuta fino a 0,002%, i ricercatori devono tener conto di questo fenomeno.

Inoltre interessante è che il tunnel collider ha la forma di un ottagono piuttosto che un cerchio, come molti sono. Angoli formati da brevi tratti. Essi sono disposti rilevatori fissi e il sistema che gestisce il fascio di particelle accelerato.

struttura

Hadron Collider, il cui lancio è associato con molti dei dettagli e l'eccitazione degli scienziati – un fantastico dispositivo. Tutti acceleratore è costituito da due anelli. Piccolo anello chiamato Proton Synchrotron o, per usare le abbreviazioni – PS. Grande anello – Super Proton Synchrotron, o SPS. Insieme i due anelli permettono la porzione dispersione al 99,9% della velocità della luce. Così COLLIDER aumenta e l'energia dei protoni, aumentando la loro energia totale di 16 volte. Esso permette anche le particelle collidono tra loro di circa 30 Mill. Ora / s. per 10 ore. 4 rivelatori principali si ottiene al massimo 100 terabyte di dati digitali al secondo. Ricezione di dati a causa di fattori individuali. Ad esempio, possono rilevare le particelle elementari, che hanno una carica elettrica negativa, e hanno un mezzo-spin. Poiché queste particelle sono instabili, quindi indirizzare la loro individuazione impossibile è possibile rilevare solo la loro energia venga emessa ad un certo angolo rispetto all'asse del fascio. Questa fase si chiama un primo livello di trigger. Questa fase è seguita da più di 100 schede dati speciali, che sono integrati nella realizzazione logica. Questa parte è caratterizzato dal fatto che durante la ricezione dei dati è una lista di blocchi di dati più di 100 tysyach in un secondo. Quindi, questi dati vengono utilizzati per l'analisi, che avviene con un meccanismo di livello superiore.

Next Level Systems, per converso, ricevere informazioni da tutto il flusso del rivelatore. rivelatore software opera nella rete. Ci si userà un gran numero di computer per elaborare i successivi blocchi di dati, il tempo medio tra i blocchi di – 10 microsecondi. I programmi avranno bisogno di creare un marchio di particelle, corrispondente al punto originale. Il risultato è un insieme di dati formata comprensivi di moto, energia e altro percorso sorta durante un evento.

parti acceleratore

Tutti acceleratore può essere suddiviso in 5 parti principali:

1) l'acceleratore collisore elettrone-positrone. La parte è circa 7 magneti tysyach con proprietà superconduttrici. Con loro avviene attraverso la direzione anulare del tunnel fascio. E anche loro si concentrano una trave nel flusso cui larghezza diminuisce alla larghezza di un capello.

2) solenoide muone compatto. Questo rivelatore è progettato per uso generale. In un tale rivelatore sono alla ricerca di nuovi fenomeni e, per esempio, la ricerca della particella di Higgs.

3) LHCb Detector. Il significato di questo dispositivo è quello di cercare i quark e le particelle di loro opposte – antiquark.

4) L'ATLAS installazione toroidale. Questo rivelatore è progettato per il fissaggio dei muoni.

5) Alice. Questo rilevatore consente di catturare collisione ioni piombo, e le collisioni tra protoni.

Le difficoltà di iniziare l'LHC

Nonostante il fatto che la presenza di alta tecnologia elimina la possibilità di errori nella pratica tutto è diverso. Durante un ritardo, nonché il tempo di caduta del complesso acceleratore. Devo dire che questa situazione non era inaspettata. Il dispositivo contiene molte sfumature e richiede una precisione tale che gli scienziati si aspettano risultati simili. Per esempio, uno dei problemi che hanno affrontato gli scienziati durante il lancio – il rifiuto del magnete, che si è concentrato fasci di protoni immediatamente prima della collisione. Questo grave incidente è stato causato dalla distruzione del monte a causa della perdita del magnete superconduttore.

Questo problema è sorto nel 2007. A causa di esso, il lancio del collider rinviata più volte, e nel mese di giugno il lancio è avvenuto, quasi un anno Collider ancora iniziato.

L'ultimo lancio del collider ha avuto successo, raccoglie molti terabyte di dati.

Hadron Collider, il cui lancio è avvenuto il 5 aprile 2015, opera con successo. Durante le travi mese inseguiranno intorno al ring, aumentando gradualmente il potere. Gli obiettivi per lo studio in quanto tali, no. raggi di energia di collisione saranno aumentate. Il valore di portanza da 7 a 13 TeV TeV. Questo aumento permetterà di vedere nuove opportunità nella collisione di particelle.

Nel 2013 e 2014. sono stati gravi ispezioni tecniche di gallerie, acceleratori, rivelatori e altre attrezzature. Il risultato è stato di 18 magneti bipolari sono funzione di superconduttori. Va notato che il numero totale di essi è 1232 pezzi. Tuttavia, i restanti magneti non sono passati inosservati. Altrimenti sostituiamo il sistema di protezione contro il raffreddamento, put migliorato. Inoltre migliorato il sistema di raffreddamento dei magneti. Questo permette loro di rimanere a basse temperature, con potenza massima.

Se tutto va bene, il prossimo lancio dell'acceleratore avverrà solo dopo tre anni. Attraverso questo periodo sono in programma lavori previsti per migliorare, l'esame tecnico del collider.

Va notato che la riparazione costa un centesimo, senza considerare il costo. Hadron Collider, a partire dal 2010 ha un valore pari a 7,5 miliardi. Euro. Questa figura mostra l'intero progetto, in primo posto nella lista dei progetti più costosi nella storia della scienza.

Le notizie recenti

Hadron Collider, il cui lancio ha avuto luogo dopo la pausa, ha avuto successo. Dati interessanti sono stati raccolti. Per esempio, la prova è stata presentata che l'idea moderna delle particelle corretti. Ciò è reso possibile grazie al corretto funzionamento dei rivelatori di CMS e LHCb. Questi BS rilevatori di decadimento catturato da due mesoni, che è moderne teorie prova diretta di fedeltà.

Vale la pena di porre la domanda, come è la prova di questa teoria. Un modo – questa è la cattura di nuove particelle. Cioè, se una collisione sarà nuove particelle elementari, il che significa che la moderna teoria dovrebbe essere rivisto.

Gli scienziati focalizzato l'attenzione sulla particella perché può mostrare, o almeno aprire la porta nella direzione della supersimmetria. Questo è un buon inizio per un ulteriore studio e lavoro presso il Centro per la Ricerca Scientifica a Ginevra.

Quali sono le prospettive?

Dopo succederà dopo modernizzazione del collider sarà compito di ulteriore studio delle particelle. In particolare, sarà necessario per conoscere meglio il bosone di Higgs. Nonostante il fatto che per questa scoperta è stato assegnato il premio Nobel, non tutte le sue proprietà pienamente compreso e dimostrato. Di conseguenza, gli scienziati hanno un lavoro lungo e difficile, sullo studio di queste particelle sorprendenti.

Inoltre, è necessario continuare a lavorare per provare o confutare la teoria della supersimmetria. Anche se sembra un po 'fantastica, ma ha il diritto di esistere. Non pensate che tutta l'attenzione è data solo al primo numero di importanza per ogni progetto ha un proprio team di scienziati che lavorano in questo campo.

Naturalmente, questo non è tutti i compiti che devono essere affrontate per gli scienziati. Con ogni nuova terabyte di informazioni ricevute una lista di domande continuamente integrati, e le loro risposte sono consultabili nel corso degli anni.