Hadron Collider: Start. Partikula azeleragailuaren zergatik? Non dago?

azeleragailua, gaur ezagutzen dugun Partikula azeleragailuaren 2007tik gehiago hasten da historia. Hasieran cyclotron du azeleragailua kronologia batekin hasi zen. Gailu gailu txiki bat erraz mahai gainean egokitzen zen. Ondoren bizkortzaileak istorioa etengabe garatu du. sinkrotroi eta sinkrotroi agertu da.

agian gehien dibertigarri historian 1956-tik 1957 urte aldia izan zen. Garai hartan, Sobietar zientzia, bereziki fisika, ez atzerriko anaien atzean Lag. metatutako esperientzia urte erabiliz, Sobietar Vladimir Veksler izeneko fisikari zientzia aurrerapauso bat egin. garai hartan sinkrotroi boteretsuena sortu zen dira. Bere lan-gaitasuna 10 GeV-eko (10 milioi elektroi volt) izan zen. Handiak elektroi-positroi Collider, azeleragailu bat Suitzako, Alemania, Ameriketako Estatu Batuak: aurkikuntza honen ondoren dagoeneko bizkortzaileak adibide larria sortu du. quarkez oinarrizko partikula azterketan - komun helburua dute guztiek.

Partikula azeleragailuaren en Italiako fisikari ahaleginari lehenik eta esker sortu zen. Eta bere izena Carlo Rubbia, Nobel saridun izan zen. Bere jarduera zehar Rubbia European Organization Ikerketa Nuklearrerako zuzendari gisa lan egin zuen. Zen eraikitzeko eta exekutatu LHC on-gune ikerketa zentroa da, zalantzarik gabe.

Non Hadron Collider?

Collider Suitza eta Frantzia arteko mugan jartzen. Bere perimetroa luzera 27 kilometrokoa da, eta oso handia da deitu. azeleragailu eraztuna atzera doa 50 175 metro. Iman 1232 ezarri da Collider. , Supereroaleak dira eta horrek esan gehienezko eremua gara daiteke azelerazioa, energia iman esaterako kostuak ia absenteak dira geroztik. iman bakoitzaren pisua Guztira, 3,5 tona 14,3 metroko luzera da.

Edozein objektu fisiko bezala, Partikula azeleragailuaren beroa sortzen. Hori dela eta, beharrezkoa da etengabe cool da. Horretarako, tenperatura 1,7 K at mantendu 12 milioi nitrogeno likidoa litro erabiliz. Horrez gain, likido helioa (700.000 litro) hozteko erabiltzen da, eta garrantzitsuena - presioa erabiltzen da, hau da, ohiko presio atmosferikoa baino hamar aldiz txikiagoa.

Tenperatura 1,7 K gradu -271 gradu. Tenperatura Horrelako ia hurbil zero absolutua. Absolutua zero txikienarekin muga, gorputza fisiko bat izan dezake deritzo.

barruko tunelaren zatia ez gutxiago interesgarri. Ez dago niobium-titaniozko supereroaleak aukerak kable dira. Haien luzera 7600 kilometrora dago. Pisu Guztira, 1.200 tona kableak da. kablea barrualdea - hariak 6300 1,5 milioi kilometro guztira batekin Plexus bat. luzera 10 unitateak astronomikoa berdina da. Adibidez, eguzkia lurretik distantzia 10 esaterako unitateak da.

bere kokapen geografikoa buruz hitz egin dugu, bada, esan daiteke hori Collider eraztunak Saint-Genis eta Forno Voltaire Frantziako aldean dago, baita Marin eta Vessurat hirien artean gezurra - Suitzako albo batera. Small ring, PS izenekoa, diametroa mugan zehar zabaltzen da.

izateko arrazoia The

Ordena galdera erantzun ahal izateko "Zer da LHC" ra, zientzialariek piztu behar duzu. Zientzialari askok esaten du zientziaren existentzia dirauen asmakuntza handia, eta hori gabe, zientzia hori, hau da, gaur gurekin ezaguna dela, besterik ez du zentzurik. existentzia eta Partikula azeleragailuaren merkaturatu dira interesgarria partikulak talka LHC hori leherketa bat da. partikula finak guztiak norabide ezberdinetan sakabanatu. partikula berriak, eta horrek existentzia eta esanahi asko argitu dezake osatzeko.

Lehenik eta behin, zientzialariek saiatu partikula horiek aurkitu huts egin - da teorikoki fisikari Peter Higgs oinarrizko izeneko partikula iragarri "Higgs bosoia". harrigarri partikula honek informazio garraiolari bat da, ez dira kontuan hartzen. Hala bat "partikula God" deitzen da. Irekitzea zientzialari mugituko litzateke unibertsoaren ulertzeko. Kontuan izan behar da 2012an, 4 uztaila, Hadron Collider (hasierara partzialki lortu) antzeko partikula bat aurkitu laguntzeko. Orain arte, zientzialariek hura aztertzeko xehetasunez nahian.

Zenbat denbora ...

Jakina, galdera berehala sortzen, zergatik zientzialari hain luze partikula horiek aztertzeko daude. gailu bat baduzu, exekutatu ahal izango duzu, eta aldi bakoitzean gero eta gehiago datuak tiro. Izan ere, LHC du lana dela - plazer garestia da. aireratzea One batura handi bat kostatzen. Adibidez, urteko energia-kontsumoa 800 milioi. KW / h berdina da. energia kopuru hau kontsumitu hirian 100 mila inguru. Man biztanle, batez besteko estandarrak dira. Honek ez du barne mantentze gastuak. Beste arrazoi bat - da LHC leherketa denean loturik datuen bolumen handi bat sortzeko protoiak pitting gertatzen dela: ordenagailuz irakurtzeko moduko informazio hori, beraz, prozesatzeko denbora asko hartzen du. Nahiz nahiz informazioa jasotzen duten, nahiz handiak gaur egungo araudiak ordenagailuak boterea dela.

Beste arrazoi bat - gutxiago ospetsua ez da materia iluna. Norabide horretan Collider lanean Zientzialariek, ziurtaturik unibertsoaren sorta ikusgai bertan,% 4 baino ez da. Da gainerako bere gain hartu - materia iluna eta energia iluna da. Esperimentalki teoria hori zuzena dela frogatu nahian.

Hadron Collider: alde edo kontra

Jarri aurrera LHC existentzia segurtasuna zalantzan jartzen materia iluna teoria. Galdera sortu zen: "Hadron Collider: alde edo kontra?" Zientzialari askok kezkatuta zegoen. Mundu adimenak handi guztiak bi kategoriatan banatuta. "Aurkaria" jarri dute aurrera teoria interesgarri bat, hala nola materia existitzen bada, orduan bere partikula kontrako izan behar du. Eta partikula talka azeleragailua ere ilunagoa parte agertzen da. Ez zegoen arriskua zati ilun eta zati hori aurpegia ikusten dugu hori. Orduan ezin unibertsoaren heriotza eragin zuen. Hala ere, lehen hasiera LHC ondoren teoria hori partzialki hautsita izan da.

jaiotza - garrantzi-en Next unibertsoaren leherketa bat, edo hobeto dator. Uste da talka dela ikus daiteke nola unibertsoaren existentzia lehenengo segundotan portatu. Modu begiratu Big Bang jatorria ondoren zuen. Uste da partikula talka oso prozesu bat dela unibertsoaren jaiotza hasieran zegoen antzekoa dela.

Gutxienez beste primerako ideia bertan zientzialariek hautatuta At - eredu exotikoa da. Sinestezina dirudi, baina ez horrek iradokitzen du badirela beste dimentsio eta unibertso atsegin digu gizakiak teoria bat da. Eta harrigarria bada ere, azeleragailua eta laguntzeko gai direla.

Besterik gabe jarri, azeleragailua existentzia helburua da zer unibertsoaren den ulertzeko, nola sortu zen, frogatzeko edo lehendik dagoen edozein partikulak eta antzeko fenomenoak teoria disprove. Jakina, urte beharko litzateke, baina hasiera bakoitzean, aurkikuntza berriak zientziaren mundua irauli horrekin.

azeleragailua buruzko datuak

Denek dakiten azeleragailua azkartzen duten partikulak up% 99 den argiaren abiadura, baina ez jende askok ezagutzen portzentaje hori ia% 99,9999991 berdina da argiaren abiadura. Harrigarria Kopuru hori zentzuzkoa delako diseinu perfektua eta indartsua iman azkartzeko. Bestalde ditugu egitateak gutxiago ezagutzen batzuk.

partikulak talka azelerazioa zehar ekoiztu zenbakiak

protoi kopuruak mordo bat ere	100 bln da. (1011)
sortak kopurua	2.808 to
Protoi pasatzen kopurua detektagailu zona transferentziak	gehienez 31 milioi. Bigarren zonalde 4
partikula talkak kopurua bidegurutzean	20ra
Talka datuak per Bolumen	1,5 MB
partikula Higgs kantitate	1 kosk 2,5 segundotik behin (habe intentsitatea bizian eta partikula Higgs propietate buruzko hipotesi jakin batzuk betez)

Gutxi gorabehera 100 milioi. Datuen korronteak bi detektagailuak nagusietako bakoitza datozen segundo Gaia batean 100.000 CD osatzeko. Hilabete bakar batean diskoak kopuruaren altuera denean arautuko dute behera pila dagoela, ilargira nahikoa izango litzateke, hala nola iritsi. Jarduera, beraz, erabaki ez detektagailuak datozen datu guztiak biltzeko, baina horiek bakarrik ari diren datuak biltzeko sistema, hain zuzen ere, datuak iragazki gisa jarduten erabiltzeko baimena. Zen ekitaldiak 100 bakarrik, leherketaren unean gertatu grabatzeko erabaki. Grabazioa gertaera hauek datuen LHC sistema, hau da, Europar Laborategia Particle Physics, nor da ere azeleragailua posizioa tokira for kokatzen erdian artxibatzeko izango da. grabatu egingo dituzten grabatutako gertaerak, eta ordezkatzen duten komunitate zientifikoan interes handiena dutenak.

aftertreatment

Ehun datuen kilobyteko bat grabatu ondoren tratatu ahal izateko. Horretarako, bi milioi baino gehiago ordenagailuak CERN kokatuta dago. ordenagailuak horien helburua datu gordinak tratamenduari eta haien oinarri eraketa, eta horrek azterketa gehiago erabilgarria izango da. Aurrerago sortutako datu korrontea zuzendu egingo ordenagailu sare bat GRID. online Sare hau ordenagailuak direla, mundu osoko instituzio ezberdinetan kokatzen milaka konektatzen da, ehun baino gehiago zentro handien dira, hiru kontinentetan dago lotzen. datuen gehienezko tasa - hala nola puntu guztiak dira zuntz optikoa erabiliz CERN lotuta.

Egitate hitz, beharrezkoa da, halaber, aipatu behar du adierazle fisiko egiturari buruz. Tunela azeleragailua plano horizontal tik% 1,4 desbiderapen bat da. Hau lehenik eta azeleragailua tunelaren gehien jarri monolitikoa rock ere egin zen. Horrela kokapen kontrako aldeetan sakonera desberdinak dira. suposatuko dugu lakuan, hau da gertu Genevako kokatzen bada, sakonera 50 metrokoa da. kontrako zatia 175 metroko sakonera dauka.

Gauza interesgarria da ilargi fase eragina azeleragailua. urrutiko objektu bat bezala agian badirudi Distantzia jarduteko. Baina kontuan izan da ilargi betea, orduan Genevako inguruko lur areagotu da, goranzko bezainbeste 25 zentimetro zehar. Hau Collider luzera eragiten die. Luzera ondorioz 1 milimetro handitzen, eta habe energia da,% 0,02 aldatu. habe kontrol energia ospatu behar zenetik gora% 0,002 to, ikertzaileek fenomeno hori kontuan hartu behar da.

Era berean, interesgarria da Collider tunel hori octagon bat baino zirkulu baten forma du, asko dira. Angles atal laburren eratu. antolatuta daude detektagailuak finkoak eta bizkortu partikula habe kudeatzen duen sistema.

egitura

Hadron Collider, merkaturatzea horietako bat da xehetasun asko eta zientzialari zirrara lotutako - harrigarria gailu bat. azeleragailu guztien Bi eraztunak osatzen dute. Small eraztuna izeneko protoi sinkrotroi edo, datu erabiltzeko - PS. Handiak ring - Super Proton Synchrotron edo SPS. Guztion artean, bi eraztunak argiaren abiadura baimendu sakabanatu% 99,9 den zatia. Horrela Collider handitzen eta protoi energia, euren energia handitzeko 16 aldiz. Gainera, partikula elkarrengandik gutxi gorabehera 30 Errota. Ordua / s talka. 10 orduz. 4 detektagailuak garrantzitsu 100 segundoko datu digital Terabyte gehienez lortzen da. Banakako faktoreak direla eta datuak jasotzea. Adibidez, oinarrizko partikulak, zein karga elektriko negatiboa izan detektatu ahal izango dute, eta erdi-spin bat. partikula horiek ezegonkorrak direnez, orduan zuzendu euren detektatzeko ezinezkoa posible da bakarrik beren energia habe ardatzean angelu jakin batean igortzen detektatzeko. Urrats hori lehen trigger mailan deritzo. Urrats hori 100 baino gehiago datuak txartelak bereziak dira, logika ezarpenean integratuta jarraian. Zati hori horretan bereizten da, datuak jaso eta bitartean bigarrena 100 baino gehiago tysyach datuak bloke hautaketa bat da. Ondoren, datu horiek aztertzeko, bertan goi-mailako mekanismo bat erabiliz gertatzen erabiltzen dira.

Hurrengo Maila Systems, alderantziz, informazioa jasotzeko detektagailu fluxua guztietatik. Software detektagailu sarean funtzionatzen. Ez dago ordenagailuak kopuru handi bat erabili beharko da datu-blokeak ondorengo, bloke arteko batez besteko denbora prozesatu - 10 mikrosegundotan. Programak partikula-marka bat sortzeko, jatorrizko puntua dagokion beharko du. Emaitza datu multzo bat osatzen bultzada, energia, eta beste bide hori gertaera bat izan zituzten eragozpenak osatua da.

azeleragailu piezak

azeleragailu guztiek 5 atal nagusitan banatu daiteke:

1) elektroi-positroi azeleragailu Collider. zatia 7 tysyach supereroaleak propietate iman da. Haiekin annular habe tunel norabidea bidez gertatzen da. Eta, gainera, izpi bat bideratzen dute fluxua horren zabalera ile bakar baten zabalera gutxitzen ditu.

2) Compact muon solenoid. detektagailu honek helburu orokorreko diseinatuta dago. esaterako detektagailu dira fenomeno berrirako eta bilatzen, adibidez, bilatu Higgs partikula da.

3) Detector LHCb. Gailu honen garrantzia da bilatu quark eta partikula horiek kontrajarriak for - antiquarks.

4) The toroidal instalazioan ATLAS. detektagailu honek muons du finkapena diseinatuta dago.

5) Alice. detektagailu honek beruna ioiak, eta protoi-protoi talkak talka harrapatzen.

Zailtasunak LHC hasita

Izan ere, teknologia handiko presentzia ezabatzen arren akatsak aukera praktika dena desberdina da. atzerapena, baita porrot azeleragailu batzarraren garaian. Esan behar dut ustekabeko egoera hau ez zen. Gailu ñabardura asko ditu eta doitasun hala nola, zientzialariek espero antzeko emaitzak eskatzen du. Adibidez, zientzialariek aurrean aireratzea zehar arazo bat - iman, zein bideratuta protoi habe berehala talka baino lehen uko. istripu larri hau mendian suntsiketa eragindako ondorioz iman supereroalea galera.

Arazo hau 2007an sortu zen. Zeren hura, Collider abian hainbat aldiz atzeratu, eta ekainean abian jarri zen, ia urte Collider bat oraindik hasi.

Collider azken merkaturatzea arrakastatsua izan da, datuak Terabyte askotako biltzen ditu.

Hadron Collider, merkaturatzea eta horietako ospatu April 5, 2015 on, ongi funtzionatzen. Zehar, hilabete habe egingo eraztunaren inguruan atzetik, pixkanaka boterea handituz. Ikerketaren helburuak esaterako, ez. talka energia habe handitu egingo da. igogailua balioa 7 eta 13 tev tev from. Igoera hori aukera berriak ikusteko partikulak talka aukera emango du.

2013 eta 2014an. tunelak, bizkortzailea, detektagailuak eta bestelako ekipamendu ikuskapen tekniko larriak izan ziren. Emaitza izan zen 18 bipolarra iman funtzioa supereroaleak dira. Kontuan izan behar da horietako kopuru osoa duten 1232 pieza da. Hala ere, gainerako imanak ez dute oharkabean pasatu. Bestela babes-sistema ordezkatuko dugu behera hozteko aurka, hobetu jarri. Era hozte iman sistema hobetu. Hau tenperatura baxuetan jarraituko dute, botere handienaz ematen du.

Dena ondo badoa bada, hurrengo azeleragailua abian ospatuko da bakarrik hiru urte ondoren. Epe honen bidez planifikatutako lan programatuta, hobetzeko Collider azterketa teknikoak.

Kontuan izan behar da konponketa dela zentimo kostatzen, kostua kontuan hartu gabe. Hadron Collider, 2010eko gisa balio bat 7,5 bln. Euro berdina du. Kopuru hori zientziaren historiako garestiena proiektuen zerrendako lehen tokian proiektu osoa erakusten du.

Azken albisteak

Hadron Collider, merkaturatzea eta horietako ospatu Atsedenaldiaren ondoren, arrakasta izan zen. datuen interesgarriak bildu ziren. Esate baterako, froga partikula zuzena ideia modernoa dela aurkeztu da. Hori esker posible egin CMS eta LHCb detektagailuak funtzionamendu egokia izateko. Hauek detektagailuak desintegrazio BS bi Meson, hau da, zuzeneko frogarik fideltasun modernoaren teoriak harrapatu.

merezi galderari, nola teoria horren froga da galdetzen da. Joanekoa - honek partikula berriaren harrapatzea da. Hau da, talka oinarrizko partikulak berria, eta horrek esan nahi du, teoria modernoa aztertu beharko lirateke izango.

Zientzialariek bideratuta arreta partikula gainean erakutsi ahal delako, edo, gutxienez, supersimetria norabidean atea ireki. Hau azterketa gehiago eta lan Zentroa Genevako Ikerketa Zientifikoen ere hasiera ona da.

Zer da hurrengoa?

Hurrengo Collider modernizazioa gertatuko ondoren partikula azterketa gehiago tasked egingo da. Bereziki, Higgs bosoia buruz gehiago ikasteko beharrezkoa izango da. Izan ere, aurkikuntza hau Nobel Saria, ez bere propietate guztiak jaso zuen erabat ulertu eta frogatu arren. Hori dela eta, zientzialari honek partikula harrigarria ikerketan lan luzea eta zaila izan.

Gainera, frogatzeko edo supersimetria teoria disprove lanean jarraituko behar duzu. badirudi pixka bat fantastikoa arren, baina existitzen eskubide bat dauka. Ez pentsa arreta guztia hori garrantzi lehenengo alea proiektu bakoitzerako bakarra eman bere arlo horretan lan egiten duten zientzialari talde propioa du.

Jakina, hau ez da zientzialari egon behar duten zeregin guztiak. Informazio terabyte Berri bakoitzean etengabe osatu galderen zerrenda bat jaso, eta haien erantzunak begiratu daiteke urteetan zehar.