Hadron Collider: Mimitian. The ageung Hadron Collider naha? Dimana?

Sajarah ti akselerator nu urang kenal dinten salaku ageung Hadron Collider dimimitian leuwih saprak 2007. Mimitina eta dimimitian ku kronologi tina akselerator of cyclotron nu. alat ieu mangrupa alat leutik nu gampang fits dina méja. Lajeng carita accelerators geus ngembangkeun steadily. Eta mucunghul synchrotron na synchrotron.

Dina sajarah sugan paling entertaining éta periode ti 1956 nepi ka 1957 taun. Wanoh, sains Soviét, utamana fisika, henteu lag tukangeun ilaing asing. Ngagunakeun akumulasi taun pangalaman, anu fisikawan Soviét ngaranna Vladimir Veksler dijieun narabas dina sains. Maranéhanana nyaéta synchrotron pangkuatna wanoh ieu dijieun. kapasitas gawe na éta 10 GeV (10 milyar volt éléktron). Sanggeus penemuan ieu geus dijieun conto serius ngeunaan accelerators: ageung éléktron-positron Collider, hiji akselerator Swiss, Jerman, Amerika Serikat. Éta kabéh geus salah tujuan umum - ulikan ngeunaan partikel fundaméntal ngeunaan quark.

The ageung Hadron Collider dijieun dina munggaran tempat hatur nuhun kana usaha tina fisikawan Italia. Tur ngaranna éta Carlo Rubbia, Hadiah Nobel laureate. Salila aktivitas na Rubbia digawé salaku diréktur di Organisasi Éropa pikeun Panalungtikan Nuklir. Ieu mutuskeun pikeun ngawangun sarta ngajalankeun LHC nyaeta on-situs puseur panalungtikan.

Dimana Hadron Collider?

Collider disimpen dina wates antara Swiss jeung Perancis. Panjang kuriling nyaeta 27 kilométer, sarta jadi mangka disebut badag. ring akselerator mana deui 50 ka 175 méter. The magnet 1232 diatur collider. Éta téh superconducting, nu hartina salah sahiji bisa ngamekarkeun widang maksimum keur akselerasi, saprak waragad énergi magnet sapertos nu ampir bolos. Beurat total unggal magnet anu 3,5 ton dina panjang 14,3 méter.

Kawas naon tujuanna fisik, anu ageung Hadron Collider dibangkitkeun panas. Kituna, perlu terus tiis. Pikeun tujuan ieu, suhu dijaga di 1,7 K ngagunakeun 12 juta liter nitrogén cair. Sajaba ti éta, cairan hélium (700,000 liter) dipaké pikeun cooling, sarta paling importantly - tekanan dipaké, nu sapuluh kali leuwih handap tekanan atmosfir normal.

Hawa 1,7 K centigrade geus -271 derajat. hawa sapertos nu ampir deukeut ka enol absolut. enol absolut disebut wates mungkin panghandapna, nu jadi boga badan jasmani.

Bagian jero torowongan teu kirang metot. Aya sambungan kabel superconducting niobium-titanium kalawan kemungkinan. panjangna nyéta 7600 kilometer. The total beurat nyaéta 1.200 ton kabel. Pedalaman kabel - a plexus tina kawat 6300 kalayan jarak jumlahna 1,5 milyar kilométer. panjangna Ieu sarua jeung 10 unit astronomis. Contona, jarak ti bumi ka panonpoé geus 10 unit misalna.

Lamun urang ngobrol ngeunaan lokasi geografis anak, eta tiasa nyarios yén cingcin collider tempatna antara kota Saint-Genis na Forno Voltaire lokasina di sisi Perancis, kitu ogé Marin na Vessurat - jeung samping Swiss. ring leutik, disebut PS, ngalegaan sapanjang wates of diameter anu.

The raison d'être

Dina raraga ngajawab pertanyaan "What is the LHC", Anjeun kedah ngaktipkeun ka élmuwan. Loba élmuwan disebutkeun yen eta teh penemuan gede pikeun sakabéh periode ayana elmu, sarta yén elmu tanpa eta, nu dipikanyaho kami kiwari, ngan teu make akal pikiran. Ayana jeung peluncuran anu ageung Hadron Collider nu metot di yén tabrakan partikel dina LHC mangrupa ledakan. Sakabéh partikel rupa paburencay di arah béda. Pikeun ngabentuk partikel anyar, nu bisa ngajelaskeun ayana sarta harti loba.

Hal kahiji anu ilmuwan geus diusahakeun neangan partikel ieu nabrak - hal anu téoritis diprediksi ku fisikawan Peter Higgs partikel dasar disebutna "Higgs boson". partikel stunning Ieu pamawa informasi, dianggap. Acan eta disebut "Gusti partikel". Muka eta bakal mindahkeun élmuwan ngartos semesta. Ieu kudu dicatet yén dina 2012, dina tanggal 4, Hadron Collider (ngamimitian deui sawaréh hasil) pikeun mantuan manggihan hiji partikel nu sarupa. Pikeun tanggal, ilmuwan nyoba diajar deui di jéntré.

Sabaraha lami bakal ...

Tangtu, sual geura timbul, naha aya ilmuwan jadi panjang nepi ka diajar partikel ieu. Upami Anjeun gaduh alat, Anjeun bisa ngajalankeun eta, sarta unggal waktu pikeun némbak beuki loba data. Kanyataan yén karya nu LHC - nya éta hiji pelesir mahal. Hiji peluncuran waragad jumlah badag. Contona, pamakéan énérgi taunan sarua jeung 800 juta. KW / h. Jumlah ieu énérgi dihakan kota kalawan populasi kira-kira 100 rébu. Man, di standar rata. Ieu teu kaasup waragad perawatan. Alesan sejen - nyaeta yen ledakan LHC nu lumangsung nalika umuran nu proton kabeungkeut ngahasilkeun volume badag data: a informasi komputer-bisa dibaca ku kituna processing nyokot loba waktu. Malah sanajan kanyataan yen kakawasaan komputer nu nampa informasi teh, sanajan badag ku standar dinten ieu.

Alesan sejen - eta teu kirang kasohor masalah poék. Élmuwan gawé bareng collider arah ieu, assured yén rentang katingali alam semesta téh ngan 4%. Hal ieu dianggap yen sésana - éta masalah poék jeung énergi poék. Sacara ékspériméntal nyobian ngabuktikeun yén téori ieu téh bener.

Hadron Collider: keur atawa lawan

Nempatkeun maju téori zat poék disebut kana sual kasalametan ayana LHC. patarosan jengkar: "Hadron Collider: pikeun atawa ngalawan?" Anjeunna hariwang loba élmuwan. Sagala pikiran agung dunya dibagi kana dua kategori. "Lawan" geus nempatkeun ka hareup hiji téori metot nu lamun urusan misalna aya, mangka kudu jadi partikel sabalikna na. Jeung tabrakan partikel dina akselerator mucunghul bagian darker. Aya resiko hiji yén bagian gelap jeung bagian nu urang tingali beungeut. Mangka bisa ngabalukarkeun pati alam semesta. Sanajan kitu, sanggeus mimiti LHC munggaran téori ieu geus sabagean rusak.

Salajengna di pentingna asalna ngabeledug alam semesta, atawa rada - kalahiran éta. Hal ieu dipercaya yén tabrakan bisa dititénan kumaha semesta behaved dina detik mimiti ayana. jalan manehna melong sanggeus asal tina Big Bang. Hal ieu dipercaya yén prosés tabrakan partikel pisan sarupa hiji anu di awal kalahiran alam semesta.

Sahenteuna gagasan sejen fabulous mana dipariksa élmuwan - éta model aheng. Sigana luar biasa, tapi memang aya hiji teori anu nunjukkeun yen aya dimensi sejen tur universes kawas urang manusa. Sarta Cukup Oddly, nu akselerator na anu bisa nulungan.

Kantun nempatkeun, maksud ayana akselerator nu geus ngartos naon semesta téh, kumaha carana eta dijieun, ngabuktikeun atawa ngabantah wae tiori aya partikel sarta fenomena patali. Tangtu, eta bakal nyandak taun, tapi ku unggal mimiti, pamanggihan anyar nu overturned dunya sains.

Fakta ngeunaan akselerator nu

Sarerea weruh yén akselerator nu accelerates partikel nepi ka 99% laju cahaya, tapi henteu loba anu nyaho yén persentase sarua jeung 99,9999991% tina laju cahaya. inohong ieu endah ngajadikeun rasa kusabab rarancang sampurna sarta magnet kuat ngagancangkeun. Simkuring oge kedah catetan sababaraha fakta kirang dipikawanoh.

The angka dihasilkeun dina tabrakan partikel salila akselerasi

Jumlah proton na kebat a	mun 100 Bln. (1011)
Jumlah bunches	mun 2.808
Jumlah ngalirkeun proton balok dina zone detektor	nepi ka 31 juta. zona kadua 4
Jumlah collisions partikel dina NANGTANG anu	nepi ka 20
Volume per data tabrakan	kira 1,5 MB
Jumlah partikel Higgs	1 bit unggal 2,5 detik (di inténsitas pinuh ku beam tur luyu jeung asumsi tangtu ngeunaan sipat partikel Higgs)

Kira 100 juta aliran. Data anu asalna ti unggal dua detéktor utama bisa dina hitungan detik ka ngalengkepan leuwih ti 100.000 CD. Dina ngan salah sahiji bulan anu Jumlah Cakram geus ngahontal jangkungna misalna yén lamun maranéhna iklas turun di tumpukan, nya tangtu jadi cukup pikeun bulan. kituna ieu mutuskeun teu ngumpulkeun sakumna data nu datangna ti detéktor, tapi ngan maranéhanana anu nu diwenangkeun ngagunakeun sistem pendataan, anu dina kanyataanana tindakan minangka hiji filter pikeun data. Ieu mutuskeun pikeun ngarekam ukur 100 acara anu lumangsung dina waktu ngabeledug dina. Dirékam acara ieu bakal ka arsip data puseur Sistim LHC, anu perenahna di Laboratorium Éropa pikeun partikel Fisika, nu oge tempat posisi akselerator. Bakal dirékam kajadian anu geus dirékam, sarta jalma anu ngawakilan masarakat ilmiah kapentingan greatest.

aftertreatment

Saatos ngarekam saratus kilobytes data diolah. Pikeun tujuan ieu, leuwih ti dua juta komputer lokasina di CERN. Tujuan komputer ieu mangrupa tahap ngolah data atah jeung formasi basa maranéhna, nu bakal mangpaat pikeun analisis salajengna. Salajengna dihasilkeun stream data bakal diarahkeun ka jaringan komputer grid. jaringan online Ieu ngahubungkeun rebuan komputer nu lokasina di lembaga béda sakuliah dunya, ngiket leuwih ti saratus puseur utama, nu lokasina di tilu buana. Kabéh titik sapertos disambungkeun kalayan CERN ngagunakeun serat optik - pikeun laju data maksimum.

Diomongkeun di fakta, perlu nyebut ogé ngeunaan struktur indikator fisik. Torowongan akselerator mangrupakeun simpangan tina 1.4% tina pesawat horizontal. Hal éta dipigawé di tempat munggaran pikeun nyimpen lolobana torowongan akselerator dina batu monolithic. Kituna jero tina panempatan dina sisi sabalikna anu béda. Lamun urang nganggap ti tasik, anu perenahna deukeut Jenéwa, jero nu geus 50 méter. Bagian sabalikna boga jerona 175 méter.

Hal metot éta fase lunar mangaruhan akselerator nu. Ieu bisa sigana kawas obyek jauh bisa meta di kajauhan. Tapi ieu dicatet yén salila bulan pinuh, lamun aya hiji surge taneuh di wewengkon Jenéwa, rising ku saloba 25 séntiméter. Ieu mangaruhan panjang collider nu. Panjangna kukituna incremented ku 1 millimeter, sarta énergi beam dirobah ku 0,02%. Kusabab énergi kadali beam kudu dilaksanakeun nepi ka 0,002%, nu peneliti kedah tumut kana akun fenomena ieu.

Ogé metot nyaéta yén torowongan collider boga bentuk hiji octagon tinimbang bunderan, saloba anu. Sudut diwangun ku bagian pondok. Éta nu disusun detéktor dibereskeun jeung sistem anu manages sinar partikel gancangan.

struktur

Hadron Collider, peluncuran éta nu patali jeung loba rinci jeung pikagumbiraeun élmuwan - hiji alat endah pisan. Kabéh akselerator diwangun ku dua cingcin. ring leutik disebutna proton synchrotron atanapi, ngagunakeun singkatan - PS. ring badag - Super Proton Synchrotron, atawa SPS. Duaan nu dua cingcin ngawenangkeun bagian bubarkeun jeung 99.9% laju cahaya. Kituna collider nambahan sarta énergi proton, ngaronjatna énergi total maranéhanana 16 kali. Ogé ngamungkinkeun partikel ngahiji sacara lengkep saling kira 30 Mill. Time / s. keur 10 jam. 4 detéktor utama ieu dicandak di paling 100 terabytes data digital per detik. Narima data alatan faktor individu. Contona, aranjeunna bisa ngadeteksi partikel éleméntér, anu boga muatan listrik négatip, sarta boga satengah-spin. Kusabab partikel ieu stabil, teras langsung deteksi maranéhna teu mungkin nyaéta dimungkinkeun pikeun ngadeteksi ukur énérgi maranéhna pikeun jadi dipancarkeun di sudut nu tangtu ka sumbu beam. hambalan ieu disebut tingkat pemicu munggaran. hambalan ieu dituturkeun ku leuwih ti 100 kartu data husus, nu terpadu dina palaksanaan logika. bagian ieu dicirikeun dina nu salila resi data mangrupakeun pilihan blok data leuwih ti 100 tysyach dina sadetik. Lajeng, data ieu anu dipaké pikeun analisis, nu lumangsung maké mékanisme-tingkat luhur.

Salajengna Level Systems, Sabalikna, nampi informasi ti sadayana aliran detektor. Software detektor ngoperasikeun dina jaringan. Aya éta bakal ngagunakeun angka nu gede ngarupakeun komputer ngolah blok data saterusna, dina waktu average antara blok - 10 microseconds. Program bakal perlu nyieun hiji tanda partikel, pakait jeung titik aslina. hasilna nyaeta susunan data kabentuk diwangun ku moméntum, tanaga, jeung jalur sejen anu jengkar salila hiji acara.

bagian akselerator

Kabéh akselerator bisa dibagi kana 5 bagian utama:

1) éléktron-positron akselerator collider. bagian nyaeta ngeunaan 7 magnet tysyach mibanda sipat superconducting. Sareng maranehna lumangsung ngaliwatan arah annular sahiji torowongan beam. Sarta ogé maranéhna museurkeun beam di salah sahiji aliran anu rubak nurun ka rubak a bulu tunggal.

2) Compact muon solenoid. detektor ieu dirancang pikeun tujuan umum. Dina detektor saperti anu neangan fenomena anyar jeung, contona, milari partikel Higgs.

3) detektor LHCb. Signifikan tina alat ieu pikeun milari quark sarta partikel nentang aranjeunna - antiquarks.

4) Atlas instalasi toroidal. detektor ieu dirancang pikeun fiksasi tina muons.

5) Alice. detektor Ieu ngarebut colliding ion kalungguhan, sarta collisions proton-proton.

Kasusah dimimitian dina LHC

Najan kanyataan yén ayana teknologi tinggi eliminates kamungkinan kasalahan dina praktekna sagalana mah béda. Dina mangsa reureuh, kitu ogé dina waktos gagalna tina assembly akselerator. Kuring kudu disebutkeun yen situasi kaduga ieu henteu. alat ngandung loba nuances sarta merlukeun presisi misalna yén élmuwan nyangka hasilna sami. Contona, salah sahiji masalah anu disanghareupan dina élmuwan salila peluncuran - nu panolakan ti magnet, nu museur balok proton geuwat saméméh tabrakan teh. kacilakaan serius ieu disababkeun ku karuksakan nu Gunung alatan leungitna superconducting magnet.

masalah ieu jengkar taun 2007. Kusabab eta, peluncuran collider nu ditunda sababaraha kali, tur dina Juni peluncuran lumangsung, ampir Collider sataun acan dimimitian.

Peluncuran panungtungan of collider ieu sukses, eta gathers loba terabytes data.

Hadron Collider, peluncuran éta nu lumangsung dina April 5, 2015, hasil ngoperasikeun. Salila bulan balok bakal ngudag sabudeureun ring, laun ngaronjatkeun kakuatan. Tujuan pikeun nalungtik kawas kitu, teu. balok énergi tabrakan bakal ngaronjat. Nilai angkat ti 7 nepi ka 13 TeV TeV. kanaékan ieu bakal ngidinan ningali kasempetan anyar dina tabrakan partikel.

Dina 2013 jeung 2014. éta Citatah teknis serius torowongan, accelerators, detéktor jeung alat lianna. hasilna éta 18 magnet bipolar anu superconducting fungsi. Ieu kudu dicatet yén jumlah total sahijina nyaeta 1232 lembar. Sanajan kitu, éta magnet sésana teu Isro unnoticed. Upami urang ngaganti sistem panyalindungan ngalawan cooling handap, nempatkeun ningkat. Ogé ningkat sistem cooling magnet. Hal ieu ngamungkinkeun aranjeunna pikeun tetep dina suhu low, kalawan kakuatan maksimum.

Mun kabeh mana ogé, peluncuran saterusna akselerator bakal lumangsung ngan sanggeus tilu taun. Ngaliwatan periode ieu dijadwalkeun karya rencanana pikeun ngaronjatkeun, ujian teknis ngeunaan collider nu.

Ieu kudu dicatet yén perbaikan dina waragad Penny a, tanpa tempo biaya. Hadron Collider, sakumaha tina 2010 ngabogaan nilai sarua 7,5 bln. Euro. inohong ieu mintonkeun sakabéh proyék di tempat munggaran dina daptar proyék paling mahal dina sajarah sains.

warta panganyarna

Hadron Collider, peluncuran éta nu lumangsung sanggeus istirahat, nya éta suksés. data metot anu dikumpulkeun. Contona, bukti diwakilan yén gagasan modérn partikel bener. Ieu dimungkinkeun berkat operasi ditangtoskeun tina detéktor CMS na LHCb. Ieu detéktor buruk BS bray ku dua meson, nu langsung bukti kasatiaan téori modéren.

Eta sia nanyakeun sual, kumaha buktina teori ieu. Hiji cara - ieu nu newak partikel anyar. Hartina, lamun tabrakan bakal partikel éleméntér anyar, nu hartina téori modéren kudu reviewed.

Élmuwan fokus perhatian kana partikel nu sabab bisa némbongkeun, atawa sahenteuna muka panto di arah supersymmetry. Ieu mimiti alus keur ulikan satuluyna jeung karya dina Center pikeun ilmiah Panalungtikan di Jenéwa.

Naon hareup?

Saatos bade lumangsung modernisasi saterusna collider bakal tasked kalawan ulikan satuluyna partikel. Dina sababaraha hal, eta bakal perlu leuwih jéntré ngeunaan soson Higgs. Najan kanyataan yén pikeun kapanggihna ieu dileler Hadiah Nobel, teu sakabéh sipat na pinuh dipikaharti sarta dibuktikeun. Kituna, para élmuwan boga gawé panjang jeung hésé dina ulikan ngeunaan partikel endah ieu.

Sajaba ti éta, anjeun kudu neruskeun dianggo ngabuktikeun atawa ngabantah Teori supersymmetry. Sanajan sigana bit hebat, tapi boga hak aya. Ulah nganggap yén sakabéh perhatian dirumuskeun ukur kana masalah mimiti pentingna pikeun tiap proyek boga tim sorangan élmuwan anu dianggo dina widang ieu.

Tangtu, ieu teu sakabeh tugas nu perlu ditujukan pikeun élmuwan. Kalawan unggal terabyte anyar inpormasi narima daptar patarosan terus supplemented, sarta jawaban maranéhna bisa nyawang up leuwih taun.