Адрондық коллайдер: Бастау. Үлкен адрондық коллайдер неге? Қайда?

Үлкен адрондық коллайдер 2007 жылдан бастап көп басталады ретінде біз бүгін білеміз үдеткіш, тарихы. Бастапқыда ол Циклотрон үдеткіш хронологиясы басталды. құрылғы оңай сыймаса үстелінде шағын құрылғы болды. Содан кейін үдеткіш тарихы ұдайы әзірледі. Ол синхротрон және синхротрона пайда болды.

бәлкім, ең қызықты тарихында 1956 жылғы 1957 жылға дейінгі кезең болды. уақытта, кеңестік ғылым, әсіресе физика, шетелдік ағайынды қалыс қалған жоқ. тәжірибесі жинақталған жылдық пайдалану, Владимир Векслер атындағы кеңестік физик ғылым серпіліс жасадық. Олар құрылды уақытта ең қуатты синхротрона болып табылады. Оның жұмыс қуаты 10 ГэВ (10 млрд эв) болды. Ірі электрон-позитрон коллайдер, үдеткіш Швейцария, Германия, Америка Құрама Штаттары: осы табудан кейiн өзінде үдеткіші ауыр мысалдар құрды. кварков іргелі бөлшектердің зерттеу - олардың барлығы бір ортақ мақсатқа ие.

Үлкен адрондық коллайдер бірінші кезекте итальяндық физик күш-жігері арқасында құрылған. Ал оның есімі Карло Rubbia, Нобель сыйлығының лауреаты болды. өз қызметінің барысында Rubbia Ядролық зерттеулер бойынша еуропалық ұйымы бойынша директоры болып жұмыс істеді. Ол LHC салу және іске қосу туралы шешім қабылданды тұрған жерiнде зерттеу орталығы болып табылады.

Қайда адрондық коллайдер?

Коллайдер Швейцария мен Франция арасындағы шекарада орналастырылған. оның айналдыра ұзындығы 27 шақырымды құрайды, сондықтан ол үлкен деп аталады. үдеткіш сақина кері 50 175 метр жүріп. магнит 1232 коллайдер орнатылады. Олар мұндай магниттер энергетикалық шығындар іс жүзінде жоқ, өйткені бір, жеделдету үшін максималды өрісті дамытуға болады, демек, өткізгіштер жатыр. әрбір магнит жалпы салмағы 14,3 метр ұзындығы 3,5 тоннаны құрайды.

кез келген физикалық объектіні сияқты, Үлкен адрондық коллайдер жылу генераторларын. Сондықтан, ол үнемі салқын қажет. Осы мақсат үшін, температура сұйық азот 12 млн литр пайдалана 1,7 К сақталады. Сонымен қатар, сұйық гелий (700000 литр) салқындату, және ең бастысы үшін пайдаланылады - қысым пайдаланылады, қалыпты атмосфералық қысым қарағанда он есе төмен болып табылатын.

Температура 1,7 K Цельсий -271 градус. Мұндай температура дерлік жақын абсолюттік нөлге. Абсолютті нөлдік тәндік болуы мүмкін, ол ең төмен мүмкін шегі деп аталады.

тоннель ішкі бөлігі кем қызықты емес. мүмкіндіктері ниобий-титан өткізгіштігі жоғары кабель бар. Олардың ұзындығы 7600 шақырымды құрайды. жалпы салмағы 1200 тонна кабельдер табылады. кабель ішкі - 1,5 млрд шақырым жалпы қашықтығы сымдар 6300 туралы өрімі. Бұл ұзындығы 10 астрономиялық бірлік тең. Мысалы, күн үшін жерден қашықтығы 10 осындай бірлікті құрайды.

Швейцария жағын -. Біз оның географиялық туралы айтар болсақ, онда ол коллайдер сақиналар, сондай-ақ Марин және Vessurat ретінде, француз жағында орналасқан Saint-Genis және Forno Вольтер қалалары арасында өтірік деп айтуға болады PS деп аталатын шағын сақина, диаметрі шекарасындағы кеңейтеді.

мәнін d'être

сұрақ «LHC қандай» жауап беру үшін, сіз ғалымдар қосу керек. Көптеген ғалымдар ол бүгін бізге белгілі онсыз ғылым болмыстың бүкіл кезең үшін үлкен өнертабыс, және бұл ғылым, жай ғана мағынасы жоқ екенін айтады. БАК бөлшектер соқтығысу жарылыс екенін өмір мен Үлкен адронного коллайдер ұшыру қызықты болып табылады. Барлық ұсақ бөлшектер түрлі бағытта шашып. көптеген болуын және мағынасын түсіндіре алады, жаңа бөлшектер, қалыптастыру.

ол теориялық деп аталатын физик Питер хигг элементар бөлшектер арқылы болжау - ғалымдар осы бөлшектер апатқа ұшыраған табуға тырысты деп бірінші нәрсе «хигг бозонная». Бұл тамаша бөлшектердің ақпарат тасымалдаушы болып табылады, деп саналады. Дегенмен ол «бөлшектердің Құдай» деп аталады. оны ашу ғаламды түсінуге ғалымдар жылжыту еді. Ол 2012 жылы, 4 шілдеде, адрондық коллайдер ұқсас бөлшектер табуға көмектесу (ол ішінара сәтті бастау) атап өткен жөн. Бүгінгі күні, ғалымдар оны егжей-тегжейлі зерттеу үшін тырысады.

Қанша уақыт ерік ...

Осы бөлшектердің оқуға де ұзақ ғалымдар неге Әрине, мәселе дереу, туындайды. Құрылғыны болса, сіз оны іске, және көбірек деректер түсіруге әр жолы болады. бұл қымбат - БАК жұмыс фактісі. Бірі іске үлкен соманы құрайды. Мысалы, жыл сайын энергия тұтыну 800 млн тең. кВт / с. энергиясын Бұл сома шамамен 100 мың тұрғыны бар қалаға тұтынылатын. Адам, орташа стандарттар деңгейінде. Бұл қызмет көрсету шығындарын қамтымайды. компьютерлік-оқылатын ақпаратты өңдеу көп уақыт алады, сондықтан: - Тағы бір себеп деректер үлкен көлемін өндіру үшін байланған протон Ылғи кезде орын LHC жарылыс болып табылады. Тіпті бүгінгі стандарттары бойынша да үлкен ақпарат алуға компьютерлер деп қуаты, қарамастан.

Тағы бір себебі - бұл кем емес белгілі қараңғы мәселе. Осы бағытта коллайдер жұмыс істейтін ғалымдар, Әлемнің көрінетін диапазоны тек 4% құрайды деп сендірді. Қараңғы мәселе және қара энергия - бұл қалғаны деп болжанып отыр. Эксперименттік бұл теория дұрыс екенін дәлелдеуге тырысады.

Адрондық коллайдер: немесе қарсы

БАК болмыстың қауіпсіздік күмән қараңғы материяның теориясын ұсынды. сұрақ туындады: «адрондық коллайдер: немесе қарсы?» Ол көптеген ғалымдар қынжылғаным. әлемнің барлық ұлы ойшылдары екі санатқа бөлінеді. «Қарсыластың» мұндай мәселе бар болса, онда ол оның қарама-қарсы бөлшектердің болуы керек деп қызықты теориясын алға қойған. Ал үдеткіш бөлшектер соқтығысу қараңғы бөлігі пайда болады. қараңғы бөлігі және біз бетін қараңыз бөлігі деген тәуекел бар еді. Содан кейін ол Әлемнің өлімге әкелуі мүмкін. Алайда, бірінші басынан LHC кейін бұл теория ішінара сынған болды.

Туған - маңызы Келесі Әлемнің, дәлірек жарылыс келеді. Бұл соқтығысу ғаламның өмір сүруінің бірінші секунд ұстаса қалай байқауға болады деп саналады. ол Үлкен жарылыс шыққан соң қарап жолы. Бұл бөлшектердің соқтығысу процесі Әлемнің туған басында болды бір өте ұқсас деп саналады.

ғалымдар тексерілді кем дегенде тағы бір ертегі идея - бұл экзотикалық модельдері бар. Ол керемет көрінеді, бірақ бізге адам сияқты басқа өлшемдері мен қоныстандыру бар деп болжайды теориясы бар. Ал Елміз, үдеткіш және көмектесу мүмкіндігі бар.

Басқаша айтқанда, акселератор болуымен мақсаты бөлшектер мен байланысты құбылыстардың кез келген қолданыстағы теориясын дәлелдеу немесе жоққа, ғаламның ол құрылған қалай, не екенін түсіну болып табылады. Әрине, бұл, бірақ әрбір басымен, жыл Ғылым әлемін аударылды жаңа ашылулар еді.

үдеткіш фактілері туралы

Әр адам үдеткіш 99% дейін жарық жылдамдығын бөлшектер дейін тездетеді деп біледі, бірақ көп емес адамдар пайыздық туралы 99,9999991% тең екенін білеміз жарық жылдамдығы. Бұл таңғажайып көрсеткіш, өйткені жеделдету тамаша дизайн және қуатты магниттер мағынасы. Біз сондай-ақ аз белгілі фактілерді кейбір атап өткен жөн.

жеделдету кезінде бөлшектердің соқтығысу өндірілген нөмірлері

кучу протондар саны	100 млрд. (1011) үшін
денелерінен саны	2,808 үшін
детектор аймағында Протон арқалықтар өтетін саны	дейін 31 млн., екінші аймақ 4
қиылысында бөлшектердің соқтығысу саны	20
соқтығысу деректер бір көлемі	туралы 1.5 MB
бөлшектер Higgs саның	1 бит әрбір 2,5 секунд (сәуленің толық қарқындылығы және бөлшектер Higgs қасиеттері туралы кейбір болжамдарға сәйкес)

Шамамен 100 миллион. Екі негізгі детекторлардың әр келген деректер ағынының болады секундтарда астам 100,000 ықшам дискілерін аяқтау. бір айдың дискілердің саны олар дестесін солғұрлым кезде, ол Айға жеткілікті болар еді осындай биіктігі жетті. Сондықтан хабарлағыштары келіп барлық деректерді жинау үшін емес шешім қабылданды, бірақ шын мәнінде деректер үшін сүзгі ретінде әрекет деректер жинау жүйесін, пайдалануға рұқсат етілген ғана кім. Ол жарылыс кезінде орын алған тек 100 оқиғалар жазуға шешім қабылданды. Жазылған осы оқиғалар, сондай-ақ үдеткіші орны болып табылады бөлшектер физикасы, Еуропалық зертхана орналасқан LHC жүйесінің деректер орталығы мұрағаттауға болады. жазылған болатын оқиғалар, және ғылыми қауымдастықтың үлкен қызығушылық білдіретін адамдарға жазылады.

оңалту

өңделетін деректердің жүз килобайтын түсірген соң. Жоңышқа қаласында орналасқан Осы мақсатта, екі миллионнан астам компьютерлер. Осы компьютерлер мақсаты шикізат деректер мен әрі қарай талдау үшін пайдалы болады, олардың базасын қалыптастыру өңдеу болып табылады. Әрі қарай жинақталатын деректер ағыны бағытталады компьютерлік желі GRID. Бұл онлайн желісі бүкіл әлем бойынша түрлі мекемелер орналасқан компьютерлер мыңдаған қосатын, үш құрлықта орналасқан жүзден астам ірі орталықтар, байланыстырады. Ең көп деректер ставка бойынша - барлық осындай балл CERN оптикалық талшықтар пайдалана байланысты.

фактілер туралы айта отырып, ол физикалық көрсеткіштердің құрылымы туралы, сондай-ақ атап өту қажет. Tunnel үдеткіш көлденең жазықтықта 1,4% ауытқу болып табылады. Бұл монолитті жартастан үдеткіші тоннель ең қоюға бірінші кезекте жасалды. Осылайша қарама-қарсы жағына орналастыру тереңдігі әр түрлі. біз Женева жақын орналасқан көл, бастап болжауға болса, тереңдігі 50 метр. қарама-қарсы бір бөлігі 175 метр тереңдікке ие.

қызығы фазаларын акселератор әсер болып табылады. алыс нысан қашықтықта әрекет ете алады сияқты Ол көрінуі мүмкін. Бірақ ол кезінде, толық ширегі кезде ауқымы 25 сантиметрге көтеріліп Женева ауданында жер асқын, бар екенін атап өтті. Бұл коллайдер ұзындығын әсер етеді. Ұзындығы осылайша 1 миллиметрге ауқымдану, және сәулелік энергия 0,02% -ға өзгереді. арқалық бақылау энергетикалық 0,002% дейін өткізілуі тиіс болғандықтан, зерттеушілер назарға Бұл құбылысты қабылдауға тиіс.

Сондай-ақ, көптеген қызықты болып коллайдер тоннель, восьмиугольник нысанын емес, шеңбер болып табылады. Қысқа бөлімнен құрылған Angles. Олар тұрақты хабарлағыштары және жеделдетілген бөлшектердің сәулесін басқаратын жүйелік орналасқан.

құрылым

Адрондық коллайдер, бөлшектер мен ғалымдардың толқулар көптеген байланысты ол іске қосу - таңғажайып құрылғы. Барлық үдеткіш екі сақиналардан тұрады. PS - Шағын сақина қысқартуларды пайдалану, Протон синхротрона деп аталатын немесе. Үлкен айналма - Super Протон синхротрона, немесе SPS. Бірге екі қоңырау 99,9% -ға дейін жарық жылдамдығын дисперстік бөлігін береді. Осылайша коллайдер артады және протондар энергетикалық, 16 рет олардың жалпы энергиясын арттыру. Ол сондай-ақ бөлшектер бір-бірімен шамамен 30 Mill соқтығысып мүмкіндік береді. Уақыт / с. 10 сағат. 4 ірі детекторлар секундына сандық деректерді ең 100 терабайт кезінде алынған. жеке факторларға байланысты деректерді алу. Мысалы, олар теріс электр заряды бар элементар бөлшектер анықтау, жарым-айналдырады болуы мүмкін. Бұл бөлшектер тұрақсыз болғандықтан, онда олардың анықтау мүмкін емес тікелей тек олардың энергетикалық сәулелі осіне белгілі бір бұрышпен шығаратын болады анықтау болады. Бұл қадам бірінші триггер деңгейі деп аталады. Бұл қадам логикалық іске асыруға біріктірілген 100-ден астам арнайы деректер карталарымен, кейін. Бұл бөлім деректерді алғаннан кезінде бұл сипатталады бір секунд 100-ден астам tysyach деректер блоктар таңдау болып табылады. Содан кейін, бұл деректер жоғары деңгейлі тетігін пайдалана отырып, орын алған, талдау үшін пайдаланылады.

Келесі деңгей Systems, керісінше, барлық детектор ағынының ақпарат алуға. Бағдарламалық қамтамасыз ету детектор желісінде жұмыс істейді. 10 микросекунд - Онда, кейіннен деректер блоктарын өңдеуге блоктарының арасындағы орташа уақыт компьютерлер үлкен санын пайдалануға болады. Бағдарламалар бастапқы нүктесіне сәйкес келетін, бөлшектердің белгі жасау қажет болады. нәтижесі импульс, энергия, және бір шара барысында туындаған басқа да жолы тұратын құрылған деректер жиынтығы болып табылады.

үдеткіші бөліктері

Барлық үдеткіш 5 негізгі бөлікке бөлуге болады:

1) электрон-позитрон үдеткіші коллайдер. бөлігі сверхпроводящие қасиеттері бар шамамен 7 tysyach магниттер болып табылады. олармен сәулелік тоннель сақиналы бағытта арқылы жүреді. Сондай-ақ, олар оның ені бір шаш ені азаяды бір толқынында сәуленің көңіл.

2) Шағын Мюонды электромагнитті. Бұл детектор жалпы мақсаттағы арналған. Мұндай детектормен жаңа құбылыстар іздеп және, мысалы, хигг бөлшектердің іздеңіз.

3) детектор LHCb. анти - Бұл құрылғының маңыздылығы кварками және оларды қарсы бөлшектердің іздеу болып табылады.

4) тороидными орнату атласы. Бұл детектор мюонов бекітуге арналған.

5) Alice. Бұл детектор қорғасын иондары және Протон-протонды қақтығыстар соқтығысуы түсіреді.

LHC бастап Қиындықтар

жоғары технологиялар болуы практика барлық қателер мүмкіндігін жояды болғанына қарамастан әр түрлі болып табылады. кешігу, сондай-ақ үдеткіш құрастыру жеткіліксіздігі уақыт ішінде. Мен бұл күтпеген жағдай емес екенін айта кету керек. құрылғы көптеген енгізуі бар және ғалымдар ұқсас нәтижелер күтуге, мұндай дәлдігін талап етеді. іске қосу кезінде ғалымдар кездесетін мәселелерді, мысалы, бір - соқтығысу алдында протондар арқалықтар бағытталған магнит, бас тарту. Бұл ауыр апат салдарынан сверхпроводящего магнит жоғалтуға тауына жойылуымен байланысты болды.

Бұл проблема 2007 жылы пайда болды. Себебі оның, коллайдер іске қосу бірнеше рет кейінге қалдырылды, және маусым айында ұшыру орын, әлі басталған шамамен бір жыл коллайдер алды.

коллайдер соңғы ұшыру табысты болды, ол көптеген деректер терабайт жинайды.

Адрондық коллайдер, 5 сәуір, 2015 өтті ол ұшыру сәтті жұмыс істейді. Бір айдың ішінде арқалықтар біртіндеп қуатын арттыру, сақина айналасында ізіне болады. жоқ, сияқты зерттеу мақсаттары. соқтығысу энергиясы сәулелер артады. 7 13 ТэВ ТэВ бастап лифт құны. Бұл өсім бөлшектердің соқтығысу жаңа мүмкіндіктер көруге мүмкіндік береді.

2013 және 2014 жылы. тоннельдер, үдеткіші, детекторлар және басқа да жабдықтарды күрделі техникалық тексерулер болды. нәтижесі 18 биполярлық магниттер функциясын өткізгіштер жатыр еді. Олардың жалпы саны 1232 дана екенін атап өткен жөн. Алайда, қалған магниттер назарынан тыс қалған жоқ. Әйтпесе, біз жақсарды қоюға салқындауы қарсы қорғау жүйесін, ауыстырыңыз. Сондай-ақ, магниттер салқындату жүйесін жетілдірді. Бұл оларға барынша күш, төмен температурада қалуға мүмкіндік береді.

бәрі жақсы болса, акселератор келесі ұшыру тек үш жылдан кейін өтеді. Осы кезең арқылы жақсарту коллайдер техникалық сараптама жоспарланған жұмысты жоспарланған.

Бұл жөндеу құнын есептемегенде, тиын құны атап өткен жөн. 2010 жылғы адрондық коллайдер, 7,5 млрд тең мәні бар. Еуро. Бұл көрсеткіш ғылым тарихындағы ең қымбат жобалар тізіміне бірінші кезекте бүкіл жобаны көрсетеді.

Соңғы жаңалықтар

Адрондық коллайдер, үзілістен кейін өтті ол іске қосу, табысты болды. Қызықты деректер жиналды. Мысалы, дәлелдемелер дұрыс бөлшектердің заманауи идея деп таныстырылды. Бұл CMS және LHCb детекторлардың дұрыс жұмыс істеуі үшін арқасында жүзеге асырылады. Тікелей дәлелдемелер дәлдікте заманауи теориялар екі мезон, ұстап Бұл детекторлар ыдырауы BS.

Бұл теория дәлелі болып табылады қалай, сұрақ тұр. Бір жолы - осы жаңа бөлшектер басып алу болып табылады. соқтығысты заманауи теориясы қаралуы тиіс екенін білдіреді жаңа элементар бөлшектер, болады Яғни, егер.

ол көрсету, немесе, кем дегенде СС бағытта есігін ашуға болады, себебі ғалымдар бөлшектердің баса назар аударды. Бұл Женевада ғылыми зерттеулер орталығының одан әрі зерттеу және жұмыс үшін жақсы бастау болып табылады.

Ары қарай не?

коллайдер келесі жаңғырту жүре кейін бөлшектердің одан әрі зерттеу міндеті болады. Атап айтқанда, ол хигг бозона туралы көбірек білу қажет болады. Бұл жаңалыққа үшін емес, оның барлық қасиеттерін толық түсінді және дәлелденген, Нобель сыйлығы берілді болғанына қарамастан. Сондықтан, ғалымдар осы таңғажайып бөлшектердің зерттеу бойынша ұзақ және қиын жұмыс бар.

Сонымен қатар, сіз СС теориясын дәлелдеу немесе жоққа жұмысты жалғастыру керек. ол сәл фантастикалық көрінеді, бірақ ол өмір құқығы бар болғанымен. барлық назар осы саладағы жұмыс ғалымдардың өз командасы бар әрбір жоба үшін ғана маңызды бірінші мәселе беріледі деп ойламаймын.

Әрине, бұл ғалымдар атына қажет барлық міндеттер болып табылады. ақпараттың әрбір жаңа терабайт бар үздіксіз толықтырылды сұрақтар тізімін алды, және олардың жауаптары жылда жоғары қарап болуы мүмкін.