برخورد دهنده هادرون: شروع. برخورددهنده بزرگ هادرون چرا؟ کجا است؟

تاریخچه از شتاب دهنده، که ما امروز می شناسیم به عنوان برخورددهنده بزرگ هادرون شروع می شود بیشتر از سال 2007. در ابتدا آن را با کرونولوژیا از شتاب دهنده سیکلوترون آغاز شده است. این دستگاه یک دستگاه کوچک است که به راحتی بر روی میز متناسب بود. سپس داستان شتاب دهنده به طور پیوسته توسعه داده است. این سنکروترون و سینکروترون ظاهر شد.

در تاریخ شاید سرگرم کننده ترین دوره از 1956 تا 1957 سال بود. در آن زمان، علوم اتحاد جماهیر شوروی، به ویژه فیزیک، آیا پشت برادران خارجی عقب ماندگی نیست. با استفاده از سال ها انباشته از تجربه، فیزیکدان شوروی به نام ولادیمیر Veksler ساخته شده دستیابی به موفقیت در علم است. آنها سینکروترون قدرتمند ترین در زمان ساخته شده است. ظرفیت کار آن 10 گیگا الکترون ولت (10 میلیارد الکترون ولت) بود. برخورددهنده بزرگ الکترون-پوزیترون، یک شتاب دهنده سوئیس، آلمان، ایالات متحده آمریکا: بعد از این کشف در حال حاضر نمونه های جدی از شتاب دهنده ایجاد شده است. مطالعه ذرات بنیادی سازنده کوارکها - همه آنها یک هدف مشترک دارند.

برخورددهنده بزرگ هادرون در لطف وهله اول به تلاش های فیزیکدان ایتالیایی ساخته شده است. و نام خود را کارلو روبیا، برنده جایزه نوبل بود. در طول فعالیت خود را روبیا به عنوان یک مدیر در سازمان تحقیقات هسته ای اروپا کار کرده است. تصمیم گرفته شد برای ساخت و اجرای در LHC در محل مرکز تحقیقات است.

که در آن برخورد دهنده هادرون؟

برخورددهنده در مرز بین سوئیس و فرانسه قرار داده است. طول محیط آن 27 کیلومتر است، و پس از آن بزرگ به نام. حلقه شتاب دهنده به عقب می رود 50-175 متر است. آهنربا 1232 برخورد دهنده تنظیم شده است. آنها ابررسانا، که به معنی یک می تواند یک میدان حداکثر برای شتاب توسعه، از هزینه های انرژی از جمله آهن ربا عملا وجود ندارد. وزن کل هر آهنربا 3.5 تن در طول 14.3 متر می باشد.

مانند هر جسم فیزیکی، برخورددهنده بزرگ هادرون تولید گرما. بنابراین، آن را به طور مداوم سرد ضروری است. برای این منظور، درجه حرارت است که در 1.7 K با استفاده از 12 میلیون لیتر نیتروژن مایع داشت. علاوه بر این، مایع هلیم (700000 لیتر) برای خنک کننده استفاده می شود، و از همه مهمتر - فشار استفاده می شود، که ده برابر کمتر از فشار اتمسفر طبیعی است.

دما 1.7 درجه سانتی گراد K -271 درجه است. چنین درجه حرارت تقریبا نزدیک به است صفر مطلق است. صفر مطلق است کمترین حد ممکن است، که ممکن است یک جسم فیزیکی دارند به نام.

بخش درونی تونل است نه کمتر جالب. می نیوبیوم تیتانیوم کابل ابررسانا با امکانات وجود دارد. طول آنها 7600 کیلومتر است. وزن کل 1200 تن کابل است. داخل کابل - یک شبکه از سیم 6300 با یک فاصله مجموعا 1.5 میلیارد کیلومتر است. این طول 10 واحد نجومی برابر است. به عنوان مثال، فاصله از زمین تا خورشید 10 واحد چنین است.

اگر ما در مورد موقعیت جغرافیایی آن صحبت می کنید، می توان گفت که حلقه برخورد دهنده بین شهرستانها از سنت به Genís و Forno ولتر واقع در سمت فرانسه، و همچنین مارین و Vessurat دروغ - با طرف سوئیس. حلقه کوچک، به نام PS، امتداد مرز از قطر.

علت وجودی

به منظور پاسخ به این پرسش که "برخورد دهنده بزرگ هادرون است"، شما نیاز به تبدیل به دانشمندان. بسیاری از دانشمندان می گویند که آن اختراع بزرگ برای تمام مدت وجود علم، و علم بدون آن، که به ما شناخته شده امروز است، فقط معنی ندارد. وجود و راه اندازی برخورددهنده بزرگ هادرون می جالب است که در برخورد ذرات در LHC یک انفجار است. همه ذرات ریز در جهات مختلف پراکنده. به شکل ذرات جدید، که ممکن است از وجود و معنای بسیاری از توضیح دهد.

اولین چیزی که دانشمندان تلاش کرده اند برای پیدا کردن این ذرات سقوط کرد - آن است که به لحاظ نظری توسط فیزیکدان پیتر هیگز ذرات بنیادی به نام پیش بینی "بوزون هیگز". این ذرات خیره کننده حامل اطلاعات است، در نظر گرفته. با این حال، آن را به نام "ذره خدا". باز کردن آن می دانشمندان حرکت به درک جهان است. لازم به ذکر است که در سال 2012، 4 جولای هادرون (آن را شروع تا حدی موفق) برای کمک به پیدا کردن یک ذره مشابه است. تا به امروز، دانشمندان در حال تلاش برای آن مطالعه در جزئیات.

چه مدت طول خواهد ...

البته، سوال بلافاصله مطرح می شود، به همین دلیل دانشمندان طولانی به مطالعه این ذرات هستند. اگر شما یک دستگاه، شما می توانید آن را اجرا کنید، و هر بار به ساقه داده های بیشتر و بیشتر. واقعیت این است که کار از LHC - آن لذت گران است. یکی از راه اندازی هزینه مبلغ زیادی. به عنوان مثال، مصرف انرژی سالانه به 800 میلیون نفر است. کیلووات / ساعت برابر است. این مقدار انرژی از شهرستان با جمعیتی در حدود 100 هزار است. مرد مصرف می شود، در استانداردهای متوسط. این هزینه های نگهداری شامل نمی شود. یکی دیگر از دلایل - این است که انفجار LHC که هنگامی رخ میدهد که ایجاد شکاف در پروتون ملزم به تولید حجم زیادی از داده ها: اطلاعات کامپیوتر قابل خواندن به طوری که پردازش طول می کشد بسیاری از زمان است. حتی با وجود این واقعیت است که قدرت رایانه که اطلاعات را دریافت، حتی بزرگ با استانداردهای امروز.

یکی دیگر از دلایل - آن کمتر معروف است ماده تاریک است. دانشمندان با همکاری با برخورد دهنده در این جهت، مطمئن باشید که محدوده قابل مشاهده جهان تنها 4٪ است. است فرض بر این است که بقیه - این ماده تاریک و انرژی تاریک است. تجربی در تلاش برای اثبات این نظریه درست است.

برخورد دهنده هادرون: یا علیه

را به جلو تئوری ماده تاریک را به زیر سوال ایمنی وجود LHC. سوال به وجود آمد: "برخورد دهنده هادرون: یا علیه؟" او بسیاری از دانشمندان نگران بود. همه ذهن های بزرگ جهان را به دو دسته تقسیم شده است. "مخالفان" ارائه کرده اند تئوری جالب که اگر چنین ماده وجود دارد، پس باید آن را ذرات مخالف آن باشد. و از برخورد ذرات در شتابدهنده بخش تیره تر می شود. یک خطر وجود دارد که بخش تاریک و بخشی که ما چهره را مشاهده کنید. سپس آن را می تواند به مرگ از جهان منجر شود. با این حال، پس از اولین LHC آغاز این نظریه تا حدودی شکسته شده است.

در درجه بعد می آید یک انفجار از جهان، و یا به جای - از تولد. اعتقاد بر این است که از برخورد مشاهده می شود که چگونه جهان در اولین ثانیه از وجود رفتار. راه او پس از منشاء انفجار بزرگ بود. اعتقاد بر این است که روند برخورد ذرات بسیار شبیه به یک است که در آغاز از تولد جهان بود.

حداقل ایده افسانه دیگری که دانشمندان بررسی می شود - آن مدل عجیب و غریب. به نظر می رسد باور نکردنی است، اما یک نظریه است که نشان می دهد که ابعاد و جهان های دیگر وجود دارد مانند ما انسان وجود دارد. و به اندازه کافی عجیب، شتاب دهنده و قادر به کمک به.

به عبارت ساده، هدف از وجود از شتاب دهنده است که به درک جهان است، چگونه آن را ایجاد شده بود، برای اثبات یا رد هر نظریه های موجود از ذرات و پدیده های مرتبط. البته، آن سال ها را در، اما با هر شروع، اکتشافات جدید است که در جهان علم را لغو کرد.

حقایق در مورد شتاب دهنده

همه می دانند که شتاب دهنده شتاب ذرات تا 99٪ سرعت نور، اما بسیاری از مردم می دانند که درصد به 99.9999991 درصد از برابر است سرعت نور است. این رقم شگفت انگیز را حس می کند به دلیل طراحی مناسب و آهن ربا قوی را تسریع بخشد. ما همچنین باید برخی از حقایق کمتر شناخته شده توجه داشته باشید.

اعداد تولید شده در برخورد ذرات در هنگام شتاب

تعداد پروتون ها در یک دسته	به 100 میلیارد. (1011)
تعداد خوشه	به 2808
تعداد عبور پروتون جرثقیل در منطقه آشکارساز	تا 31 میلیون نفر است. مناطق دوم 4
تعداد برخورد ذرات در تقاطع	تا 20
حجم در اطلاعات برخورد	در مورد 1.5 MB
مقدار ذرات هیگز	1 بیت در هر 2.5 ثانیه (در شدت کامل از پرتو و مطابق با فرضیات خاصی را در مورد خواص ذرات هیگز)

حدود 100 میلیون نفر است. جریان از داده هایی که از هر یک از دو آشکارساز اصلی آمده می تواند در یک ماده از ثانیه برای تکمیل بیش از 100.000 سی دی. تنها در یک ماه تعدادی از دیسک های مانند ارتفاع که زمانی که آنها در پشته زمین بگذارند، این امر می تواند به اندازه کافی به ماه رسیده اند. بنابراین تصمیم گرفته شد به جمع آوری تمام داده هایی را که از آشکارسازهای نیست، اما تنها کسانی که مجاز به استفاده از سیستم جمع آوری داده ها، که در واقع به عنوان یک فیلتر برای داده عمل می کند. تصمیم گرفته شد برای ضبط تنها 100 اتفاقاتی که در زمان انفجار رخ داده است. ثبت این وقایع خواهد بود به آرشیو مرکز داده ها از سیستم LHC، که در آزمایشگاه اروپایی فیزیک ذرات، که همچنین محل موقعیت پدال گاز واقع شده است. ضبط خواهد شد حوادث که ضبط شده اند، و کسانی که به نمایندگی از جامعه علمی بزرگترین علاقه.

aftertreatment

پس از ثبت یک صد کیلوبایت داده را پردازش شود. برای این منظور، بیش از دو میلیون کامپیوتر واقع در سرن. هدف از این رایانه ها پردازش اطلاعات خام و تشکیل پایگاه خود را، که برای تجزیه و تحلیل بیشتر مفید باشد است. بیشتر جریان داده ها تولید خواهد شد به کارگردانی یک شبکه کامپیوتری شبکه. این شبکه آنلاین هزاران کامپیوتر هستند که در موسسات مختلف در سراسر جهان واقع متصل، متصل می شود بیش از یک صد مراکز عمده، که در سه قاره واقع شده است. برای حداکثر سرعت داده ها - همه این نقاط با سرن با استفاده از فیبرهای نوری متصل شده است.

صحبت از حقایق، به ذکر همچنین در مورد ساختار شاخص های فیزیکی لازم است. شتاب دهنده تونل انحراف از 1.4٪ از سطح افقی است. این در وهله اول به قرار دادن بسیاری از تونل شتاب دهنده در سنگ یکپارچه انجام شد. بنابراین عمق قرار دادن در طرف مقابل متفاوت است. اگر ما از دریاچه است که در نزدیکی ژنو واقع فرض، عمق 50 متر است. طرف مقابل دارد و عمق 175 متر است.

نکته جالب این است که فازهای ماه را تحت تاثیر قرار شتاب دهنده. این ممکن است مانند یک جسم دور به نظر می رسد می تواند در فاصله عمل می کنند. اما ذکر است که در طول یک ماه کامل، زمانی که موجی از زمین در منطقه ژنو وجود دارد، رو به افزایش به اندازه 25 سانتی متر است. این طول برخورد دهنده تاثیر می گذارد. طول نتیجه های 1 میلی متر افزایش مییابد، و انرژی پرتو است 0.02٪ تغییر کرده است. از آنجا که انرژی پرتو کنترل باید به 0.002٪ برگزار می شود تا، محققان باید به حساب این پدیده است.

همچنین جالب است که تونل برخورد دهنده به شکل یک هشت ضلعی به جای یک دایره، به عنوان بسیاری می باشد. زاویه تشکیل شده از بخش های کوتاه است. آنها آشکارسازهای ثابت و سیستم است که مدیریت پرتو ذرات شتاب چیده می شوند.

ساختار

برخورد دهنده هادرون، راه اندازی است که با بسیاری از جزئیات و هیجان از دانشمندان مرتبط - یک دستگاه شگفت انگیز است. همه شتاب دهنده متشکل از دو حلقه. حلقه کوچک به نام سنکروترون پروتون یا، به استفاده از اختصارات - PS. حلقه بزرگ - فوق العاده پروتون سینکروترون یا SPS. با هم دو حلقه اجازه می دهد قسمت پراکنده به 99.9 درصد سرعت نور است. بنابراین برخورد دهنده افزایش می دهد و انرژی پروتون، افزایش انرژی کل خود را از 16 بار. همچنین اجازه می دهد ذرات با یکدیگر حدود 30 میل. زمان / S برخورد می کنند. به مدت 10 ساعت. 4 آشکارسازهای عمده است که در بسیاری از 100 ترابایت از داده های دیجیتال در هر ثانیه به دست آورد. دریافت داده ها با توجه به عوامل فردی. به عنوان مثال، آنها می توانند ذرات بنیادی، که یک بار الکتریکی منفی را تشخیص داده و یک نیمه چرخش. از آنجا که این ذرات ناپایدار است، پس از آن هدایت تشخیص خود را غیر ممکن ممکن است برای تشخیص تنها انرژی خود را به در یک زاویه خاص به پرتو محور منتشر می شود. در این مرحله است یک سطح ماشه اول نامیده می شود. این مرحله است که توسط بیش از 100 کارت داده های خاص، که در اجرای منطق یکپارچه است. این بخش در که در طول دریافت داده ها شناخته شده یک انتخاب از بلوک های داده بیش از 100 tysyach در یک ثانیه است. سپس، این داده ها برای تجزیه و تحلیل، که رخ می دهد با استفاده از یک مکانیزم سطح بالاتر استفاده می شود.

سطح سیستم بعدی، برعکس، از همه جریان آشکارساز دریافت اطلاعات. آشکارساز نرم افزار به اجرا در شبکه می باشد. 10 میکروثانیه - وجود دارد آن را به یک تعداد زیادی از رایانه برای پردازش اطلاعات به بلوک های بعدی، زمان متوسط بین بلوک از استفاده کنید. برنامه نیاز به ایجاد یک علامت از ذرات، مربوط به نقطه اصلی است. نتیجه یک مجموعه داده تشکیل متشکل از حرکت، انرژی، و مسیر دیگر که در طول یک رویداد به وجود آمد.

قطعات شتاب دهنده

همه شتاب دهنده را می توان به 5 بخش اصلی تقسیم می شوند:

1) الکترون پوزیترون شتاب دهنده است. بخش حدود 7 آهن ربا tysyach با خواص ابررساناها است. با آنها را از طریق مسیر حلقوی تونل پرتو رخ می دهد. و همچنین آنها تمرکز پرتو در یک جریان که عرض کاهش می یابد به عرض یک تار موی است.

2) سیملوله فشرده میونی. این آشکارساز است برای اهداف عمومی طراحی شده است. در چنین آشکارساز در حال جستجو برای پدیده های جدید و به عنوان مثال، جستجو برای ذره هیگز.

3) آشکارساز LHCb. اهمیت این دستگاه به جستجو برای کوارکها و ذرات مخالفت با آنها - پادکوارک.

4) نصب و راه اندازی ATLAS طردل. این آشکارساز برای ثابت از میون طراحی شده است.

5) آلیس. این آشکارساز قطاری برخورد یونهای سرب، و برخوردهای پروتون-پروتون.

مشکلات شروع LHC

با وجود این واقعیت که حضور تکنولوژی بالا از بین می برد احتمال اشتباهات در همه چیز عمل متفاوت است. در طول یک تاخیر، و همچنین به عنوان زمان شکست مونتاژ شتاب دهنده. من باید بگویم که این وضعیت غیر منتظره بود. این دستگاه شامل بسیاری از تفاوت های ظریف و نیاز به چنین دقت که دانشمندان انتظار نتایج مشابه. به عنوان مثال، یکی از مشکلاتی که دانشمندان در طول راه اندازی مواجه - امتناع از آهن ربا، که پرتو پروتون بلافاصله قبل از برخورد متمرکز شده است. این تصادف جدی با تخریب کوه به دلیل از دست دادن آهنربای ابررسانا باعث شد.

این مشکل به وجود آمد در سال 2007. آنجا که از آن، از راه اندازی برخورد دهنده چندین بار به تعویق و در ماه ژوئن راه اندازی صورت گرفت، تقریبا یک برخورددهنده سال هنوز آغاز شده است.

راه اندازی آخرین برخورد دهنده موفقیت آمیز بود، آن را جمع آوری ترابایت بسیاری از داده ها.

برخورد دهنده هادرون، راه اندازی است که در محل در تاریخ 5 آوریل 2015 صورت گرفت، با موفقیت عمل می کند. در طول پرتوهای ماه به دور این حلقه تعقیب، به تدریج افزایش قدرت است. اهداف برای مطالعه به این ترتیب، هیچ. پرتوهای انرژی برخورد افزایش خواهد یافت. ارزش آسانسور از 7 تا 13 ترا الکترون ولت ترا الکترون ولت. این افزایش امکان را می دهد تا ببینید که فرصت های جدید در برخورد ذرات.

در سال 2013 و 2014. بازرسی های فنی جدی از تونل ها، شتاب دهنده، آشکارسازهای و سایر تجهیزات بود. نتیجه این بود 18 آهن ربا دو قطبی یک ابر رسانا تابع. لازم به ذکر است که تعداد کل آنها 1232 قطعه است. با این حال، آهن ربا باقی مانده اند نمانده و در غیر این صورت ما سیستم حفاظت در برابر جایگزین خنک کردن، بهبود قرار داده است. همچنین بهبود سیستم خنک کننده آهن ربا. این اجازه می دهد تا آنها را به در دماهای پایین باقی می ماند، با حداکثر قدرت.

اگر همه می رود، راه اندازی بعدی از شتاب دهنده برگزار خواهد شد تنها پس از سه سال است. از طریق این دوره برنامه ریزی شده کار برنامه ریزی شده به منظور بهبود، معاینه فنی از برخورد دهنده.

لازم به ذکر است که هزینه های تعمیر یک پنی، بدون در نظر گرفتن هزینه. برخورد دهنده هادرون، به عنوان از سال 2010 دارای قیمت به 7.5 میلیارد یورو برابر است. این رقم نمایش کل پروژه در وهله اول در فهرست گران ترین پروژه در تاریخ علم است.

آخرین اخبار

برخورد دهنده هادرون، راه اندازی که پس از استراحت صورت گرفت، موفق بود. اطلاعات جالب جمع آوری شد. به عنوان مثال، شواهدی وجود دارد که این ایده مدرن از ذرات درست ارائه شد. این امکان به لطف بهره برداری مناسب از آشکارسازهای CMS و LHCb ساخته شده است. این BS آشکارسازهای پوسیدگی گرفتار شده توسط دو مزون است که مستقیم راحت و کاربر پسند شواهد تئوری های مدرن.

این ارزش پرسیدن سوال، چگونه اثبات این نظریه است. یکی از راه های - این ضبط از ذرات جدید است. است که، اگر یک برخورد خواهد ذرات بنیادی جدید، که بدان معنی است که نظریه مدرن باید بررسی شود.

دانشمندان توجه به ذرات متمرکز است زیرا می تواند نشان می دهد، و یا حداقل باز کردن درب در جهت ابرتقارن. این یک شروع خوب برای مطالعه بیشتر و کار در مرکز پژوهش های علمی در ژنو است.

گام بعدی چیست؟

پس از رفتن به نوسازی بعدی از برخورد دهنده خواهد شد با مطالعه بیشتر از ذرات وظیفه. به طور خاص، آن لازم خواهد بود برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد بوزون هیگز باشد. با وجود این واقعیت است که برای این کشف جایزه نوبل، همه از خواص آن اهدا شد به طور کامل درک و اثبات شده است. بنابراین، دانشمندان یک کار طولانی و سخت مطالعه این ذرات شگفت انگیز است.

علاوه بر این، شما باید به کار برای اثبات یا رد نظریه ابرتقارن ادامه خواهد داد. اگر چه به نظر می رسد کمی فوق العاده، اما آن را حق وجود دارد. فکر نمی کنم که تمام توجه است که تنها به مسئله اول از اهمیت برای هر پروژه داده شده است تیم خود را از دانشمندان که در این زمینه کار می کنند.

البته، این است که تمام کارهای که نیاز به دانشمندان خطاب می شود. با هر ترابایت جدید از اطلاعات دریافت یک لیست از سوالات به طور مستمر تکمیل و پاسخ های آنها را می توان در طول سال بود.