Hadron Collider: Start. Large Hadron Collider mengapa? Dimana?

Sejarah akselerator, yang kita kenal sekarang sebagai Large Hadron Collider dimulai lebih sejak tahun 2007. Pada awalnya dimulai dengan kronologi akselerator siklotron. Perangkat ini adalah sebuah perangkat kecil yang mudah cocok di atas meja. Kemudian kisah akselerator telah mengembangkan terus. Ternyata sinkrotron dan sinkrotron.

Dalam sejarah mungkin yang paling menghibur adalah periode 1956-1957 tahun. Pada saat itu, ilmu Soviet, khususnya fisika, tidak ketinggalan saudara asing. Menggunakan akumulasi tahun pengalaman, fisikawan Soviet bernama Vladimir Veksler membuat terobosan dalam ilmu pengetahuan. Mereka adalah sinkrotron paling kuat pada saat itu telah dibuat. kapasitas kerja nya adalah 10 GeV (10 miliar elektron volt). Setelah penemuan ini telah menciptakan contoh yang serius dari akselerator: Large Electron-Positron Collider, akselerator Swiss, Jerman, Amerika Serikat. Mereka semua memiliki satu tujuan bersama - studi partikel fundamental quark.

Large Hadron Collider diciptakan di tempat pertama berkat upaya dari fisikawan Italia. Dan namanya Carlo Rubbia, pemenang Hadiah Nobel. Selama aktivitasnya Rubbia bekerja sebagai direktur di Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir. Diputuskan untuk membangun dan menjalankan LHC adalah di lokasi pusat penelitian.

Dimana Hadron Collider?

Collider ditempatkan di perbatasan antara Swiss dan Perancis. Panjang lingkar adalah 27 kilometer, dan sehingga disebut besar. cincin akselerator kembali 50-175 meter. Magnet 1232 diatur collider. Mereka superkonduktor, yang berarti seseorang dapat mengembangkan bidang maksimum untuk percepatan, karena biaya energi magnet tersebut hampir tidak ada. Berat total masing-masing magnet adalah 3,5 ton dengan panjang 14,3 meter.

Seperti objek fisik, Large Hadron Collider menghasilkan panas. Oleh karena itu, perlu untuk terus-menerus dingin. Untuk tujuan ini, suhu dipertahankan pada 1,7 K menggunakan 12 juta liter nitrogen cair. Selain itu, cairan helium (700.000 liter) digunakan untuk pendinginan, dan yang paling penting - tekanan yang digunakan, yang sepuluh kali lebih rendah dari tekanan atmosfer normal.

Suhu 1,7 K celcius adalah -271 derajat. Suhu tersebut hampir mendekati nol mutlak. nol mutlak disebut batas serendah mungkin, yang mungkin memiliki tubuh fisik.

Bagian dalam terowongan tak kalah menarik. Ada kabel superkonduktor niobium-titanium dengan kemungkinan. panjangnya adalah 7600 kilometer. Total berat 1.200 ton kabel. Interior kabel - pleksus kabel 6300 dengan total jarak 1,5 miliar kilometer. Panjang ini sama dengan 10 unit astronomi. Misalnya, jarak dari bumi ke matahari adalah 10 unit tersebut.

Jika kita berbicara tentang lokasi geografis, dapat dikatakan bahwa cincin collider terletak antara kota-kota Saint-Genis dan Forno Voltaire terletak di sisi Perancis, serta Marin dan Vessurat - dengan sisi Swiss. cincin kecil, yang disebut PS, membentang di sepanjang perbatasan diameter.

Raison d'être

Untuk menjawab pertanyaan "Apa LHC", Anda perlu beralih ke para ilmuwan. Banyak ilmuwan mengatakan bahwa itu adalah penemuan besar untuk seluruh periode keberadaan ilmu pengetahuan, dan bahwa ilmu pengetahuan tanpa itu, yang kita kenal saat ini, hanya tidak masuk akal. Keberadaan dan peluncuran Large Hadron Collider menarik dalam bahwa tabrakan partikel di LHC adalah ledakan. Semua partikel halus menyebar di arah yang berbeda. Untuk membentuk partikel baru, yang dapat menjelaskan keberadaan dan arti banyak.

Hal pertama yang para ilmuwan telah mencoba untuk menemukan partikel-partikel ini jatuh - itu secara teoritis diprediksi oleh fisikawan Peter Higgs partikel elementer yang disebut "Higgs boson". partikel yang menakjubkan ini adalah pembawa informasi, dianggap. Namun itu disebut "partikel Tuhan". Membuka itu akan pindah ilmuwan untuk memahami alam semesta. Perlu dicatat bahwa pada tahun 2012, Juli 4, Hadron Collider (memulainya sebagian berhasil) untuk membantu menemukan partikel yang sama. Sampai saat ini, para ilmuwan mencoba untuk mempelajarinya secara detail.

Berapa lama ...

Tentu saja, pertanyaan segera muncul, mengapa para ilmuwan begitu lama untuk mempelajari partikel-partikel ini. Jika Anda memiliki perangkat, Anda dapat menjalankannya, dan setiap kali untuk menembak lebih banyak dan lebih banyak data. Fakta bahwa pekerjaan LHC - itu adalah kesenangan mahal. Satu peluncuran biaya jumlah yang besar. Misalnya, konsumsi energi tahunan sebesar 800 juta. KW / jam. Ini jumlah energi yang dikonsumsi kota dengan populasi sekitar 100 ribu. Man, di standar rata-rata. Ini belum termasuk biaya pemeliharaan. Alasan lain - adalah bahwa ledakan LHC yang terjadi ketika mengadu proton terikat untuk menghasilkan volume besar data: informasi komputer dapat dibaca sehingga pengolahan mengambil banyak waktu. Bahkan meskipun fakta bahwa kekuatan komputer yang menerima informasi tersebut, bahkan besar dengan standar saat ini.

Alasan lain - hal yang tidak kalah terkenal materi gelap. Ilmuwan yang bekerja dengan collider arah ini, meyakinkan bahwa kisaran terlihat dari alam semesta hanya 4%. Hal ini diasumsikan bahwa sisa - itu adalah materi gelap dan energi gelap. Eksperimental mencoba untuk membuktikan bahwa teori ini benar.

Hadron Collider: untuk atau melawan

Mengemukakan teori materi gelap dipertanyakan keselamatan keberadaan LHC. muncul pertanyaan: "Hadron Collider: untuk atau melawan?" Dia khawatir banyak ilmuwan. Semua pikiran besar dunia dibagi menjadi dua kategori. "Lawan" telah dikemukakan teori yang menarik bahwa jika hal tersebut ada, maka harus partikel kebalikannya. Dan tabrakan partikel dalam pedal gas muncul bagian gelap. Ada risiko bahwa bagian gelap dan bagian yang kita lihat wajah. Maka bisa menyebabkan kematian alam semesta. Namun, setelah start LHC pertama teori ini telah sebagian rusak.

Berikutnya pentingnya datang ledakan alam semesta, atau lebih tepatnya - kelahiran. Hal ini diyakini bahwa tabrakan dapat diamati bagaimana alam semesta berperilaku di detik-detik pertama keberadaannya. cara dia tampak setelah asal Big Bang. Hal ini diyakini bahwa proses tabrakan partikel sangat mirip dengan salah satu yang berada di awal kelahiran alam semesta.

Setidaknya ide hebat lain yang diperiksa para ilmuwan - itu model eksotis. Rasanya luar biasa, tapi ada teori yang menunjukkan bahwa ada dimensi lain dan alam semesta seperti kita manusia. Dan anehnya, pedal gas dan dapat membantu.

Sederhananya, tujuan dari keberadaan pedal gas adalah untuk memahami apa alam semesta, bagaimana ia diciptakan, untuk membuktikan atau menyangkal teori yang ada partikel dan fenomena terkait. Tentu saja, itu akan mengambil tahun, tetapi dengan setiap awal, penemuan-penemuan baru yang terbalik dunia ilmu pengetahuan.

Fakta tentang pedal gas

Semua orang tahu bahwa pedal gas mempercepat partikel hingga 99% kecepatan cahaya, tetapi tidak banyak orang tahu bahwa persentase sama dengan 99,9999991% dari kecepatan cahaya. Angka ini menakjubkan masuk akal karena desain yang sempurna dan magnet kuat mempercepat. Kita juga harus mencatat beberapa fakta yang kurang dikenal.

Angka-angka yang dihasilkan dalam tabrakan partikel saat akselerasi

Jumlah proton dalam a bunch	100 Miliar. (1011)
jumlah tandan	untuk 2808
Jumlah lewat proton balok di zona detektor	hingga 31 juta. zona kedua 4
Jumlah tabrakan partikel di persimpangan	20
Volume data per tabrakan	sekitar 1,5 MB
Kuantitas partikel Higgs	1 menggigit setiap 2,5 detik (pada intensitas penuh balok dan sesuai dengan asumsi tertentu tentang sifat-sifat partikel Higgs)

Sekitar 100 juta Streaming. Data yang berasal dari masing-masing dua detektor utama dapat dalam hitungan detik untuk menyelesaikan lebih dari 100.000 CD. Hanya dalam satu bulan jumlah cakram telah mencapai ketinggian seperti bahwa ketika mereka berbaring di tumpukan, itu akan cukup untuk bulan. Oleh karena itu diputuskan untuk tidak mengumpulkan semua data yang berasal dari detektor, tetapi hanya mereka yang diizinkan untuk menggunakan sistem pengumpulan data, yang sebenarnya bertindak sebagai filter untuk data. Diputuskan untuk merekam hanya 100 peristiwa yang terjadi pada saat ledakan. Mencatat peristiwa ini akan mengarsipkan data pusat sistem LHC, yang terletak di Laboratorium Eropa untuk Fisika Partikel, yang juga merupakan tempat dari posisi akselerator. Akan disimpan peristiwa yang telah direkam, dan mereka yang mewakili komunitas ilmiah bunga terbesar.

aftertreatment

Setelah merekam seratus kilobyte data yang akan diproses. Untuk tujuan ini, lebih dari dua juta komputer yang terletak di CERN. Tujuan dari komputer ini adalah pengolahan data mentah dan pembentukan basis mereka, yang akan berguna untuk analisa lebih lanjut. Selanjutnya dihasilkan aliran data akan diarahkan ke sebuah jaringan komputer GRID. jaringan secara online ini menghubungkan ribuan komputer yang terletak di lembaga yang berbeda di seluruh dunia, mengikat lebih dari seratus pusat utama, yang terletak di tiga benua. Semua titik-titik tersebut dihubungkan dengan CERN menggunakan serat optik - untuk data rate maksimum.

Berbicara tentang fakta-fakta, maka perlu menyebutkan juga tentang struktur indikator fisik. Terowongan akselerator adalah penyimpangan dari 1,4% dari bidang horizontal. Hal ini dilakukan di tempat pertama untuk menempatkan sebagian besar terowongan akselerator di batu monolitik. Dengan demikian kedalaman penempatan pada sisi yang berlawanan berbeda. Jika kita asumsikan dari danau, yang terletak dekat Jenewa, kedalaman 50 meter. Bagian berlawanan memiliki kedalaman 175 meter.

Hal yang menarik adalah bahwa fase lunar mempengaruhi pedal gas. Ini mungkin tampak seperti sebuah objek yang jauh dapat bertindak di kejauhan. Tetapi mencatat bahwa selama bulan purnama, ketika ada lonjakan tanah di daerah Jenewa, naik sebanyak 25 sentimeter. Hal ini mempengaruhi panjang collider. Panjang sehingga bertambah 1 milimeter, dan energi sinar diubah oleh 0,02%. Karena energi dari kontrol balok harus diadakan hingga 0,002%, para peneliti harus memperhitungkan fenomena ini.

Juga menarik adalah bahwa terowongan collider memiliki bentuk segi delapan dan bukan lingkaran, karena banyak yang. Sudut yang terbentuk dari bagian pendek. Mereka diatur detektor tetap dan sistem yang mengelola berkas partikel dipercepat.

struktur

Hadron Collider, peluncuran dari yang berhubungan dengan banyak rincian dan kegembiraan ilmuwan - perangkat yang menakjubkan. Semua akselerator terdiri dari dua cincin. cincin kecil yang disebut proton sinkrotron atau, untuk menggunakan singkatan - PS. cincin besar - super Proton Synchrotron, atau SPS. Bersama dua cincin memungkinkan bagian membubarkan 99,9% kecepatan cahaya. Jadi Collider meningkat dan energi proton, meningkatkan total energi mereka dari 16 kali. Hal ini juga memungkinkan partikel saling bertabrakan sekitar 30 Mill. Waktu / s. selama 10 jam. 4 detektor utama diperoleh paling banyak 100 terabyte data digital per detik. Menerima data karena faktor individu. Misalnya, mereka dapat mendeteksi partikel elementer, yang memiliki muatan listrik negatif, dan memiliki setengah-spin. Karena partikel-partikel ini tidak stabil, kemudian langsung deteksi mereka tidak mungkin adalah mungkin untuk mendeteksi hanya energi mereka untuk dipancarkan pada sudut tertentu terhadap sumbu balok. Langkah ini disebut tingkat pemicu pertama. Langkah ini diikuti oleh lebih dari 100 kartu data khusus, yang terintegrasi dalam pelaksanaan logika. Bagian ini dicirikan bahwa selama penerimaan data adalah pilihan blok data lebih dari 100 tysyach dalam satu detik. Kemudian, data ini digunakan untuk analisis, yang terjadi menggunakan mekanisme-tingkat yang lebih tinggi.

Next Level Sistem, sebaliknya, menerima informasi dari semua aliran detektor. Software detektor beroperasi di jaringan. Ada hal itu akan menggunakan sejumlah besar komputer untuk memproses blok data berikutnya, waktu rata-rata antara blok - 10 mikrodetik. Program akan perlu membuat tanda partikel, sesuai dengan titik awal. Hasilnya adalah kumpulan data yang dibentuk terdiri dari momentum, energi, dan jalan lainnya yang muncul selama satu peristiwa.

bagian accelerator

Semua akselerator dapat dibagi menjadi 5 bagian utama:

1) elektron-positron akselerator collider. Bagian ini sekitar 7 magnet tysyach dengan sifat superkonduktor. Dengan mereka terjadi melalui arah annular dari terowongan balok. Dan juga mereka fokus balok dalam satu aliran yang lebar menurun dengan lebar sehelai rambut.

2) Compact muon solenoid. detektor ini dirancang untuk tujuan umum. Dalam detektor seperti mencari fenomena baru dan, misalnya, mencari partikel Higgs.

3) Detector LHCb. Arti penting dari perangkat ini adalah untuk mencari quark dan partikel menentang mereka - antiquark.

4) ATLAS instalasi toroidal. detektor ini dirancang untuk fiksasi muon.

5) Alice. Detektor ini menangkap bertabrakan ion timah, dan tabrakan proton-proton.

Kesulitan mulai LHC

Terlepas dari kenyataan bahwa kehadiran teknologi tinggi menghilangkan kemungkinan kesalahan dalam praktek semuanya berbeda. Selama penundaan, serta waktu kegagalan perakitan akselerator. Saya harus mengatakan bahwa situasi yang tak terduga ini tidak. Perangkat mengandung banyak nuansa dan membutuhkan ketelitian sehingga para ilmuwan berharap hasil yang sama. Misalnya, salah satu masalah yang dihadapi para ilmuwan saat peluncuran - penolakan dari magnet, yang berfokus balok proton segera sebelum tabrakan. kecelakaan serius ini disebabkan oleh penghancuran gunung karena hilangnya superkonduktor magnet.

Masalah ini muncul pada tahun 2007. Karena itu, peluncuran collider ditunda beberapa kali, dan pada bulan Juni peluncuran berlangsung, hampir Collider tahun belum dimulai.

Peluncuran terakhir collider berhasil, itu mengumpulkan banyak terabyte data.

Hadron Collider, peluncuran yang berlangsung pada tanggal 5 April 2015, berhasil beroperasi. Selama bulan balok akan mengejar sekitar ring, secara bertahap meningkatkan kekuatan. Tujuan untuk penelitian seperti itu, tidak ada. balok energi tabrakan akan meningkat. Nilai angkat 7-13 TeV TeV. Peningkatan ini akan memungkinkan untuk melihat peluang baru dalam tabrakan partikel.

Pada tahun 2013 dan 2014. adalah inspeksi teknis yang serius dari terowongan, akselerator, detektor dan peralatan lainnya. Hasilnya adalah 18 magnet bipolar superkonduktor fungsi. Perlu dicatat bahwa jumlah mereka adalah 1232 buah. Namun, magnet yang tersisa belum pergi tanpa diketahui. Jika tidak kami mengganti sistem perlindungan terhadap pendinginan, menempatkan ditingkatkan. Juga meningkatkan sistem pendingin magnet. Hal ini memungkinkan mereka untuk tetap pada suhu rendah, dengan daya maksimum.

Jika semua berjalan dengan baik, peluncuran berikutnya pedal gas akan berlangsung hanya setelah tiga tahun. Melalui periode ini dijadwalkan pekerjaan yang direncanakan untuk meningkatkan, pemeriksaan teknis collider.

Perlu dicatat bahwa perbaikan biaya sepeser pun, tanpa mempertimbangkan biaya. Hadron Collider, pada 2010 memiliki nilai sama dengan 7,5 Miliar. Euro. Angka ini menampilkan seluruh proyek di tempat pertama dalam daftar proyek yang paling mahal dalam sejarah ilmu pengetahuan.

berita terbaru

Hadron Collider, peluncuran yang berlangsung setelah istirahat, berhasil. Data yang menarik dikumpulkan. Misalnya, bukti disajikan bahwa ide modern dari partikel yang benar. Hal ini dimungkinkan berkat operasi yang tepat dari detektor CMS dan LHCb. Ini detektor pembusukan BS tertangkap oleh dua meson, yang langsung bukti kesetiaan teori modern.

Perlu mengajukan pertanyaan, bagaimana bukti teori ini. Salah satu cara - ini adalah menangkap partikel baru. Artinya, jika tabrakan akan partikel dasar baru, yang berarti bahwa teori modern harus ditinjau.

Para ilmuwan memusatkan perhatian pada partikel karena dapat menunjukkan, atau setidaknya membuka pintu ke arah supersimetri. Ini adalah awal yang baik untuk studi lebih lanjut dan bekerja di Pusat Riset Ilmiah di Jenewa.

Apa selanjutnya?

Setelah akan terjadi modernisasi berikutnya collider akan bertugas studi lebih lanjut partikel. Secara khusus, maka akan diperlukan untuk mempelajari lebih lanjut tentang boson Higgs. Terlepas dari kenyataan bahwa untuk penemuan ini dianugerahi Hadiah Nobel, tidak semua sifat-sifatnya sepenuhnya dipahami dan terbukti. Oleh karena itu, para ilmuwan memiliki kerja yang panjang dan sulit pada studi partikel menakjubkan ini.

Selain itu, Anda harus terus bekerja untuk membuktikan atau menyangkal teori supersimetri. Meskipun tampaknya sedikit fantastis, tetapi memiliki hak untuk eksis. Jangan berpikir bahwa semua perhatian diberikan hanya untuk edisi pertama penting untuk setiap proyek memiliki tim sendiri ilmuwan yang bekerja di bidang ini.

Tentu saja, ini tidak semua tugas-tugas yang perlu ditangani para ilmuwan. Dengan setiap terabyte informasi baru menerima daftar pertanyaan terus ditambah, dan jawaban mereka dapat melihat ke atas selama bertahun-tahun.