형성, 과학
하드론 충돌 장치 : 시작. 대형 하드론 장치 인 LHC는 이유는 무엇입니까? 어디?
대형 하드론 충돌 장치가 더 2007 년부터 시작으로 오늘날 우리가 알고있는 가속기의 역사. 처음에 그것은 사이클로트론 가속기의 연대기 시작했다. 이 장치는 쉽게 테이블에 맞는 작은 장치이다. 그리고 가속기의 이야기는 지속적으로 개발했습니다. 그것은 싱크로트론과 싱크로트론을 보였다.
아마도 가장 재미있는의 역사에서 1956 1,957년의시기였다. 당시 소련 과학, 특히 물리학, 외국 형제 후행하지 않았다. 경험의 축적 년을 사용하여, 블라디미르 벡슬러라는 소련의 물리학은 과학의 돌파구를했다. 그들은 당시 가장 강력한 싱크로을 만들 수 있습니다. 그 작업 용량은 10 GeV의 (100 억 전자 볼트)이었다. 대형 전자 - 양전자 충돌 장치, 가속기 스위스, 독일, 미국이 발견은 이미 가속기의 심각한 사례를 만든 후. 쿼크의 기본 입자의 연구 - 그들은 모두 하나 개의 공통 목표를 가지고있다.
대형 하드론 장치 인 LHC는 이탈리아의 물리학 자들의 노력에 처음 덕분에 만들어졌습니다. 그리고 그의 이름은 카를로 루비아, 노벨상 수상자였다. 활성 동안 Rubbia 핵 연구를위한 유럽기구에서 감독으로 일했다. 그것은 구축하고 LHC는 현장 연구 센터 실행하기로 결정했다.
어디 하드론 충돌 장치?
입자 가속기는 스위스와 프랑스의 국경에 위치. 둘레의 길이는 27km이며, 그래서 큰이라고합니다. 가속기 링 다시 50 175 미터를 이동합니다. 자석 1232 입자 가속기를 설정합니다. 그들은 이러한 자석의 에너지 비용이 거의없는 때문에 하나가, 가속 최대 필드를 개발할 수 있습니다 즉, 초전도된다. 각 자석의 총 무게는 14.3 미터의 길이에 3.5 톤이다.
물리적 객체와 마찬가지로, 강 입자 충돌기는 열이 발생합니다. 따라서 지속적으로 냉각이 필요하다. 이를 위해, 온도는 액체 질소의 1천2백만리터 K를 사용하여 1.7으로 유지된다. 또한, 액체 헬륨 (700,000리터)는 가장 중요한 냉각을 위해 사용되고, - 압력을 사용하고, 대기압보다 10 배 낮게된다.
온도 1.7 K 섭씨는 -271도이다. 이러한 온도는 거의 가까운 절대 영도. 절대 영도는 육체를 가질 수있는 최저 한계라고한다.
터널의 내부 흥미로운 이하이다. 가능성과 니오븀 - 티타늄 초전도 케이블이 있습니다. 그들의 길이는 7,600km이다. 총 무게는 1,200t 케이블입니다. 케이블의 인테리어 - 1,500,000,000km의 총 거리 전선 6300의 총. 이 길이는 10 개 천문 단위와 동일하다. 예를 들어, 태양 지구에서의 거리 (10 개)와 같은 장치이다.
스위스면 - 우리는 지리적 위치에 대해 이야기 경우, 입자 가속기 링 세인트-GENIS과에서 Forno 볼테르는 프랑스 측에 위치뿐만 아니라 마린과 Vessurat의 도시 사이에 놓여 있다고 할 수있다. PS 불리는 작은 링은 직경의 테두리를 따라 연장된다.
존재 이유
질문에 대답하기 위해서는 "는 LHC 무엇입니까", 당신은 과학자로 설정해야합니다. 많은 과학자는 이해가되지 않습니다, 그것은 과학의 존재의 전체 기간 동안 위대한 발명, 오늘날 우리에게 알려진 것이없는 과학은이라고 말한다. 존재와 강 입자 충돌기의 출시는 LHC에서 입자의 충돌이 폭발 인 것을 흥미 롭다. 모든 미세 입자는 서로 다른 방향으로 흩어. 많은 사람들의 존재와 의미를 설명 할 수 있습니다 새로운 입자를 형성한다.
과학자들은이 입자를 찾기 위해 시도하는 첫 번째 일은 추락 - 그것은 이론적으로 불리는 물리학 자 피터 힉스 소립자가 예상된다 "힉스 보손". 이 멋진 입자 정보의 캐리어입니다 간주됩니다. 그러나 그것은 "입자 하나님"이라고합니다. 그것을 열면 우주를 이해하는 과학자를 이동합니다. 2012 년 7 월 4 일, 하드론 장치 인 LHC는 (부분적으로 시작 성공) 유사한 입자를 찾을 수 있도록 주목해야한다. 지금까지 과학자들은 구체적으로 공부하려고합니다.
얼마나 의지 ...
물론, 문제는 즉시 발생, 왜 이러한 입자를 연구하는 것이 너무 오래 과학자입니다. 당신이 장치가있는 경우, 당신은 그것을 실행할 수 있으며 때마다 더 많은 데이터를 촬영. 이 고가의 즐거움합니다 - LHC의 작품은 사실. 하나 개의 발사는 거액의 요금으로 제공됩니다. 예를 들어, 연간 에너지 소비량은 8 억. KW / h로 동일합니다. 에너지의이 금액은 평균 기준으로 약 10 만. 남자의 인구를 가진 도시를 소비했다. 이것은 유지 보수 비용을 포함하지 않습니다. 있도록하는 컴퓨터 판독 가능한 정보를 처리가 많은 시간을 소요 - 또 다른 이유는, 많은 양의 데이터를 생성하기 위해 결합 된 양성자 내공 때 발생 LHC 폭발이다. 심지어 사실에도 불구하고 심지어 큰 오늘날의 기준에 의해, 정보를받을 컴퓨터의 전원을 켭니다.
또 다른 이유는 - 그것은만큼이나 유명 암흑 물질. 이러한 방향으로 충돌체 작업 과학자들은 우주의 가시 범위가 4 % 인 것을 보증. 나머지 가정한다 - 그것은 암흑 물질과 암흑 에너지입니다. 실험적으로이 이론이 정확하다는 것을 증명하려고합니다.
하드론 충돌 장치 : 또는 대한
LHC를의 존재의 안전 의문시 암흑 물질의 이론을 제안했다. 문제는 발생 : "하드론 충돌 장치를 : 나에 대해?" 그는 많은 과학자를 걱정했다. 세계의 모든 위대한 마음은 두 가지 범주로 나누어집니다. "반대"등의 문제가있는 경우, 다음 그것의 반대 입자 여야한다는 흥미로운 이론을 제시했다. 액셀 입자의 충돌이 어두운 부분을 보인다. 위험이 있었다 어두운 부분과 우리가 얼굴을 볼 수있는 부분이. 그 다음은 우주의 사망에이를 수 있습니다. 그러나, 처음 시작 LHC 후이 이론은 부분적으로 끊어졌습니다.
출생 - 중요성 다음 오히려 우주의 폭발, 또는 온다. 우주가 존재의 첫번째 초에 행동하는 방법 충돌이 관찰 할 수 있다고 믿고 있습니다. 방법은 그녀는 빅뱅의 기원 후 보았다. 입자 충돌 과정은 우주의 탄생의 시작 부분에 있던 것과 매우 유사하다고 생각됩니다.
과학자들이 확인 다른 멋진 아이디어 적어도 - 그것은 이국적인 모델입니다. 그것은 놀라운 것 같지만 우리가 인간처럼 다른 차원과 우주가 있음을 시사 이론이있다. 그리고 이상하게도, 가속하고 도움을 줄 수 있습니다.
간단히 말해, 가속기의 존재의 목적은 그것을 만든 방법, 우주가 무엇인지 이해하는 증명 또는 입자 및 관련 현상의 기존 이론을 반증하는 것입니다. 물론, 몇 년이 걸릴하지만, 각각의 시작, 과학의 세계를 전복 새로운 발견을 가진 것입니다.
가속기에 대한 사실
모든 사람은 가속이 99 %까지 빛의 속도를 입자를 가속 것을 알고 있지만, 많은 사람들이 백분율이의 99.9999991 %에 해당하는 것을 알고 빛의 속도입니다. 이 놀라운 그림 때문에 완벽한 디자인의 의미가 강력한 자석 가속화 할 수 있습니다. 우리는 또한 덜 알려진 사실 몇 가지를주의해야한다.
| 무리에서 양성자의 수 | 100 억이다. (1011) |
| 움큼의 수 | 2808에 |
양성자 전달의 수는 검출 영역에서 빔 | 최대 3100 만. 제 4 영역 |
교차 입자 충돌 횟수 | 20 |
| 충돌 데이터 당 볼륨 | 약 1.5 MB |
| 입자 힉스의 수량 | (1) (상기 빔의 전체 강도 및 힉스 입자의 특성에 관한 소정의 가정에 따라) 2.5 초마다 비트 |
두 가지 주요 검출기의 각에서 오는 데이터의 약 1 억. 스트림은 초 만에 10 만 개 이상의 CD를 완료 할 수 있습니다. 한 달에 디스크 수는 스택에 누워 때, 그것은 달에 충분할 것 같은 높이에 도달했습니다. 그러므로 검출기에서 오는 모든 데이터를 수집하지 않기로 결정 되었으나 만 사실 데이터에 대한 필터 역할을하는 데이터 수집 시스템을 사용할 수있는 사람. 그것은 폭발시 발생한 100 개의 이벤트를 기록하기로 결정했다. 기록 된이 사건은 가속기 위치의 장소입니다 입자 물리학에 대한 유럽 연구소에있는 LHC 시스템의 데이터 센터에 보관하는 것입니다. 기록 된 이벤트 및 과학계에게 가장 큰 관심을 나타내는 사람들을 기록됩니다.
후 처리
데이터의 백 킬로바이트 기록 후 처리한다. 이를 위해 만 개 이상의 컴퓨터가 CERN에 있습니다. 이러한 시스템의 목적은 원 데이터의 가공 및 추가 분석을 위해 유용 그베이스를 형성한다. 또한, 생성 된 데이터 스트림에 관한 것이다 컴퓨터 네트워크 GRID. 이 온라인 네트워크는 세계 여러 기관에있는 수천 대의 컴퓨터를 연결, 3 개 대륙에있는 백 개 이상의 주요 센터를 결합한다. 최대 데이터 레이트 - 모든 이러한 점은 광 화이버를 사용 CERN 접속된다.
사실을 말하자면, 물리적 지표의 구조에 대해도 언급 할 필요가있다. 터널 촉진제 수평면에서 1.4 %의 편차가있다. 이는 모 놀리 식 바위 가속기 터널의 대부분을 넣어 처음에 이루어졌다. 따라서 양측에 배치의 깊이가 상이하다. 우리는 제네바 근처에있는 호수에서 가정하면, 깊이 50 미터입니다. 반대 부분은 175m의 깊이를 가지고있다.
흥미로운 것은 달의 위상은 가속에 영향을 미칠 것입니다. 거리에서 역할을 할 수 먼 개체처럼 보일 수 있습니다. 그러나 주목되는만큼 25 센티미터 상승, 제네바 지역에있는 토지의 급증이 보름달,시. 이것은 입자 가속기의 길이에 영향을 미칩니다. 이에 길이 1mm 씩 증가하고, 빔 에너지는 0.02 %로 변화된다. 빔 제어의 에너지가 0.002 %까지 개최해야하기 때문에, 연구자들은 계정으로이 현상을해야합니다.
많은만큼 흥미는 입자 가속기 터널은 팔각형보다는 원형의 형태를 가지고 있다는 것입니다. 각도는 짧은 섹션으로 형성. 이들은 고정 검출기 및 가속 된 입자 빔을 관리하는 시스템을 배치한다.
구조
세부의 많은 과학자의 흥분과 관련된 발사있는 하드론 충돌 장치, - 놀라운 장치. 모든 가속기는 두 개의 링으로 구성되어 있습니다. 작은 링은 약어를 사용하여, 양성자 싱크로트론이라고 나 - PS. 대형 링 - 슈퍼 양성자 싱크로트론 또는 SPS. 두 함께 고리는 99.9 %로 분산 부분을 빛의 속도를 허용한다. 따라서 16 배의 총 에너지를 증가 증가하고 양성자 에너지 충돌체. 또한, 입자는 약 30 밀. 시간 / s 서로 충돌 할 수있다. 10 시간. 4 개 검출기 초당 디지털 데이터의 대부분 테라 100에서 획득된다. 개별 요인에 의한 데이터 수신. 예를 들어, 음의 전하가 기본 입자를 감지, 반 스핀을 가질 수 있습니다. 이들 입자가 불안정하기 때문에, 그 후, 검출 불가능 그들의 에너지 빔의 축에 일정한 각도로 출사하는 검출하는 것이 가능하다 직접. 이 단계는 첫 번째 트리거 레벨이라고합니다. 이 단계는 로직 구현에 통합되어 100 개 이상의 특수 데이터 카드,옵니다. 이 부분은 데이터의 수신시에 그 특징은 1 초 이상 100 tysyach 데이터 블록의 선택이다. 이어서,이 데이터는 높은 수준의 메커니즘을 사용하여 발생 분석에 사용된다.
다음 레벨 시스템, 반대로, 모든 검출기 흐름에서 정보를받을 수 있습니다. 소프트웨어 검출기는 네트워크에서 동작한다. 10 마이크로 - 거기는 이후의 데이터 블록의 블록 사이의 평균 시간을 처리하기 위해 다수의 컴퓨터를 사용합니다. 프로그램은 원래의 지점에 해당하는 입자의 표를 작성해야합니다. 그 결과는 하나 개의 이벤트 발생시 운동량, 에너지, 기타로 이루어진 형성된 데이터 세트이다.
가속기 부품
모든 가속기는 5 개 가지 주요 부분으로 나눌 수 있습니다 :
1) 전자 양전자 가속기 충돌체. 부분은 초전도 특성을 가진 약 7 tysyach 자석이다. 그들 보 터널의 환형 방향으로 발생한다. 또한 그들은 폭을 단일 모발의 폭으로 저하 한 흐름 빔을 집중한다.
2) 압축 뮤온 솔레노이드. 이 검출기는 일반적인 목적을 위해 설계되었습니다. 그러한 검출기 예 힉스 입자 검색, 새로운 현상을 검색하고있다.
3) 검출기 LHCb. antiquarks -이 장치의 중요성은 쿼크와 그 반대 입자를 검색하는 것입니다.
4) 환상 설치 ATLAS. 이 검출기는 뮤온의 고정을 위해 설계되었습니다.
5) 앨리스. 이 검출기는 납 이온, 양성자 양성자 충돌을 충돌 캡처한다.
어려움은 LHC 시작
첨단 기술의 존재가 제거된다는 사실에도 불구하고 연습 모든 오류의 가능성이 다릅니다. 지연뿐만 아니라 가속 조립체의 고장 시간 동안. 나는이 예상치 못한 상황이 아니라고 말해야한다. 이 장치는 많은 뉘앙스를 포함하고 과학자들이 유사한 결과를 기대 같은 정밀도를 필요로한다. 예를 들어, 시작하는 동안 과학자를 직면하고있는 문제 중 하나 - 즉시 충돌하기 전에 양성자 빔을 집중 자석의 거부. 이 심각한 사고로 인해 초전도 자석의 손실에 마운트의 파괴에 의해 발생했다.
이 문제는 2007 년에 일어났다. 그것의, 충돌 형 가속기의 출시가 여러 번 연기하고, 6 월에 출시가 일어났다 때문에, 거의 일년의 충돌 장치는 아직 시작.
충돌 형 가속기의 마지막 발사가 성공, 그것은 몇 테라 바이트의 데이터를 수집합니다.
2015년 4월 5일에 일어났다 발사있는 하드론 충돌 장치가 성공적으로 운영하고 있습니다. 달 빔은 링 주위를 쫓아 것 동안 점차적으로 전력을 증가. 같은 연구 목적, 아니. 충돌 에너지 빔이 증가 될 것이다. 7 내지 13의 TEV TEV에서 리프트의 값. 이러한 증가는 입자의 충돌에 새로운 기회를 볼 수 있습니다.
2013 년과 2014 년에. 터널, 가속기, 감지기 및 기타 장비의 심각한 기술적 검사이었다. 그 결과, 자석 (18), 바이폴라 기능 초전도되어 있었다. 이들의 총 수는 1232 개입니다 주목해야한다. 그러나 나머지 자석 주목 사라하지 않았습니다. 그렇지 않으면 우리는 냉각에 대한 보호의 시스템을 대체, 개선했습니다. 또한 자석의 냉각 시스템을 개선. 이것은 그들이 최대 전력과 낮은 온도에서 유지 할 수 있습니다.
모두가 잘된다면, 가속기의 다음 출시 3 년 후에 일어날 것이다. 이 기간을 통해, 입자 가속기의 기술 심사를 개선하기 위해 계획된 작업을 예정이다.
수리 비용을 고려하지 않고, 한 푼도 비용을 주목해야한다. 하드론 충돌 장치는 2010 년 기준으로 7.5 억. 유로에 해당하는 가격을 가지고 있습니다. 이 그림은 과학의 역사에서 가장 비싼 프로젝트 목록에서 첫 번째 장소에서 전체 프로젝트를 표시합니다.
최근 뉴스
휴식 후 일어났다 발사있는 하드론 충돌 장치는 성공적이었다. 흥미로운 데이터가 수집되었다. 예를 들어, 증거는 올바른 입자의 현대적인 생각이 있음을 제시했다. 이는 CMS와 LHCb 감지기의 올바른 작동에 덕분에 가능 이루어집니다. 이 감지기 붕괴 BS는 직접 증거 충실도 현대 이론 두 개의 중간자에 의해 붙 잡았다.
그것은이 이론의 증거입니다 어떻게 질문을 물어 보는 가치가있다. 한 가지 방법은 -이 새로운 입자의 캡처입니다. 충돌이 현대적인 이론이 검토되어야한다는 것을 의미 새로운 소립자이 될 것입니다 경우 즉,이다.
과학자들은 보여줄 수 있기 때문에 입자에 관심을 집중, 또는 적어도 초대칭의 방향으로 문을 엽니 다. 이 제네바의 과학 연구 센터의 추가 연구 및 작업을위한 좋은 시작이다.
무엇이 다음입니까?
충돌 형 가속기의 다음 현대화 일어날 후 입자의 추가 연구하는 임무 될 것입니다. 특히, 힉스 보손에 대한 자세한 내용은 필요합니다. 이 발견은 노벨상, 속성의 모든을 수상했다 위해 완전히 이해하고 입증 된 사실에도 불구하고. 따라서 과학자들은이 놀라운 입자의 연구에 길고 어려운 일이.
또한, 증명 또는 초대칭 이론을 반증하는 작업을 계속해야합니다. 그것이 약간 환상적인 보이지만,하지만 그것은 존재하는 권리가있다. 모든 관심은 각 프로젝트에 대한 중요성의 첫 번째 문제에 부여하고 있다고 생각하지 마십시오이 분야에서 일하는 과학자의 자신의 팀이있다.
물론, 이것은 과학자들에게 해결해야 할 모든 작업이 아니다. 정보의 각각의 새로운 테라 바이트로 지속적으로 보충 질문의 목록을 받고, 그들의 대답은 수년에 걸쳐 조회 할 수 있습니다.
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