Peiriant Gwrthdaro Hadron: Start. Y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr pam? Ble mae?

Hanes y sbardun, y gwyddom heddiw wrth i'r Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr yn dechrau yn fwy ers 2007. I ddechrau arni gyda gronoleg y sbardun y cyclotron. Mae'r ddyfais yn ddyfais fach sy'n hawdd yn ffitio ar y bwrdd. Yna y stori y cyflymyddion wedi datblygu'n raddol. Roedd yn ymddangos syncrotron a syncrotron.

Yn hanes efallai y mwyaf difyr oedd y cyfnod 1956-1957 mlynedd. Ar y pryd, gwyddoniaeth Sofietaidd, yn arbennig ffiseg, nid oedd yn llusgo y tu ôl brodyr tramor. Gan ddefnyddio'r blynyddoedd cronedig o brofiad, y ffisegydd Sofietaidd a enwir Veksler Vladimir gwneud breakthrough mewn gwyddoniaeth. Maent yn y syncrotron mwyaf pwerus ar y pryd ei greu. Mae ei allu gweithio yn 10 GeV (biliwn o 10 folt electron). Ar ôl y darganfyddiad hwn eisoes wedi creu enghreifftiau difrifol o chyflymwyr: Mawr Electron-Tomograffeg Collider, cyflymydd Swistir, yr Almaen, yr Unol Daleithiau. Maent i gyd wedi un nod cyffredin - astudiaeth o ronynnau sylfaenol quarks.

Cafodd y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr greu yn y lle cyntaf, diolch i ymdrechion y ffisegydd Eidalaidd. A'i enw oedd Carlo Rubbia, Gwobr Nobel Llawryfog. Yn ystod ei weithgarwch gweithiodd Rubbia fel cyfarwyddwr yn y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear. Penderfynwyd i adeiladu a rhedeg y LHC yn ganolfan ymchwil ar y safle.

Lle Peiriant Gwrthdaro Hadron?

gosod Collider ar y ffin rhwng y Swistir a Ffrainc. Hyd ei gylchedd yw 27 cilomedr, ac felly fe'i gelwir mawr. ffoniwch cyflymydd yn mynd yn ôl 50-175 metr. Mae'r magnet 1232 wedi ei osod Collider. Maent yn cael eu tra-dargludol, sy'n golygu y gall un ddatblygu cae uchaf ar gyfer cyflymu, gan fod y costau ynni o fagnetau o'r fath yn cael eu bron yn absennol. cyfanswm pwysau'r pob magnet yn 3.5 tunnell ar hyd o 14.3 metr.

Fel unrhyw wrthrych ffisegol, y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr yn cynhyrchu gwres. Felly, mae angen i gyson oer. At y diben hwn, tymheredd yn cael ei gynnal ar 1.7 K gan ddefnyddio 12 miliwn litr o nitrogen hylifol. Yn ogystal, mae heliwm hylifol (700,000 litr) yn cael ei ddefnyddio ar gyfer oeri, ac yn bwysicaf oll - y pwysau yn cael ei ddefnyddio, sydd yn ddeg gwaith yn is na'r gwasgedd atmosfferig arferol.

Tymheredd 1.7 K canradd yn -271 gradd. tymheredd o'r fath bron yn agos at sero absoliwt. sero absoliwt gelwir y terfyn isaf posibl, a allai gael corff corfforol.

heb fod yn llai y rhan fewnol y twnnel yn ddiddorol. Mae niobium-titaniwm superconducting cebl gyda phosibiliadau. Mae eu hyd yn 7600 cilomedr. cyfanswm pwysau yn 1,200 tunnell ceblau. Mae'r tu mewn i'r cebl - mae plexus o wifrau 6300 gyda chyfanswm bellter o 1.5 biliwn cilomedr. Mae'r darn yn hafal i 10 uned seryddol. Er enghraifft, y pellter o'r ddaear i'r haul yn 10 uned o'r fath.

Os byddwn yn siarad am ei leoliad daearyddol, gall fod yn dweud bod y cylchoedd Collider gorwedd rhwng dinasoedd Saint-Genis a Forno Voltaire ar ochr Ffrainc, yn ogystal â Marin a Vessurat - gyda'r ochr Swistir. ffoniwch bach, a elwir PS, ymestyn ar hyd y ffin y diamedr.

Mae'r être raison d'

Er mwyn ateb y cwestiwn "Beth yw y LHC", mae angen i chi droi at y gwyddonwyr. Mae llawer o wyddonwyr yn dweud ei fod yn y ddyfais gwych ar gyfer y cyfnod cyfan o fodolaeth o wyddoniaeth, ac bod gwyddoniaeth hebddo, y gwyddys i ni heddiw, nid yn unig yn gwneud synnwyr. Bodolaeth a lansiad y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr yn ddiddorol gan fod y gwrthdrawiad o ronynnau yn y LHC yn ffrwydriad. Mae pob un o'r gronynnau mân gwasgaru i gyfeiriadau gwahanol. I ffurfio gronynnau newydd, a all esbonio bodolaeth ac ystyr lawer.

Y peth cyntaf bod gwyddonwyr wedi ceisio dod o hyd i gronynnau hyn damwain - rhagwelir ddamcaniaethol gan ffisegydd Peter Higgs gronynnau elfennol a elwir yn 'Higgs boson ". Mae'r gronyn trawiadol yn gludwr o wybodaeth, yn cael eu hystyried. Eto mae'n cael ei alw'n "gronyn Duw". Byddai agor ei symud gwyddonwyr i ddeall y bydysawd. Dylid nodi bod yn 2012, 4 Gorffennaf, Peiriant Gwrthdaro Hadron (dechrau ei rhannol llwyddo) i helpu i ddod o hyd gronyn tebyg. Hyd yn hyn, mae gwyddonwyr yn ceisio i astudio yn fanwl.

Am ba hyd y bydd ...

Wrth gwrs, mae'r cwestiwn yn codi ar unwaith, pam mae gwyddonwyr cymaint o amser i astudio gronynnau hyn. Os oes gennych ddyfais, gallwch ei redeg, a bob tro i saethu mwy a mwy o ddata. Mae'r ffaith bod y gwaith y LHC - mae'n bleser ddrud. Un lansio yn costio swm mawr. Er enghraifft, mae'r defnydd o ynni blynyddol yn hafal i 800 miliwn. KW / h. Mae'r swm yr ynni a ddefnyddir yn y ddinas gyda phoblogaeth o tua 100 mil. Man, yn y safonau cyfartalog. Nid yw hyn yn cynnwys costau cynnal a chadw. Rheswm arall - yw bod y ffrwydrad LHC sy'n digwydd pan pitting y protonau rhwym i gynhyrchu llawer iawn o ddata: a gwybodaeth gyfrifiadurol ei ddarllen fel bod y prosesu yn cymryd llawer o amser. Hyd yn oed er gwaethaf y ffaith bod y pŵer o gyfrifiaduron sydd yn derbyn y wybodaeth, hyd yn oed mawr yn ôl safonau heddiw.

Rheswm arall - mae'n dim llai enwog mater tywyll. Gwyddonwyr yn gweithio gyda Collider yn y cyfeiriad hwn, yn sicr bod yr ystod gweladwy y bydysawd yn 4% yn unig. Tybir bod y gweddill - mae'n fater tywyll ac ynni tywyll. Arbrofol yn ceisio profi bod ddamcaniaeth hon yn gywir.

Peiriant Gwrthdaro Hadron: blaid neu yn erbyn

Rhoi gerbron y ddamcaniaeth o fater tywyll ei gwestiynu diogelwch fodolaeth y LHC. Cododd y cwestiwn: "Peiriant Gwrthdaro Hadron: blaid neu yn erbyn?" Cafodd ei poeni llawer o wyddonwyr. Mae pob un o'r meddyliau mawr y byd yn cael eu rhannu'n ddau gategori. "Gwrthwynebwyr" wedi cyflwyno damcaniaeth diddorol, os mater o'r fath yn bodoli, yna rhaid iddo fod yn ei gronyn gyferbyn. Ac y gwrthdrawiad o ronynnau yn y sbardun yn ymddangos rhan tywyllach. Roedd perygl bod y rhan dywyll a'r rhan a welwn yn eu hwynebu. Yna, gallai arwain at farwolaeth y bydysawd. Fodd bynnag, ar ôl cychwyn LHC cyntaf ddamcaniaeth hon wedi bod yn rhannol torri.

Nesaf mewn pwysigrwydd yn dod ffrwydrad y bydysawd, neu yn hytrach - yr enedigaeth. Credir y gall y gwrthdrawiad gael eu harsylwi sut mae'r bydysawd ymddwyn yn y eiliadau cyntaf o fodolaeth. Mae'r ffordd mae hi'n edrych ar ôl y tarddiad y Glec Fawr. Credir bod y broses gwrthdrawiad gronynnau yn debyg i'r un a oedd ar ddechrau'r genedigaeth y bydysawd.

O leiaf syniad gwych arall a gwirio wyddonwyr - mae'n modelau egsotig. Mae'n anhygoel, ond mae damcaniaeth sy'n awgrymu bod dimensiynau eraill ac universes tebyg i ni dynol. Ac yn rhyfedd ddigon, y sbardun ac yn gallu helpu.

Yn syml, diben bodolaeth y cyflymydd yw deall beth y bydysawd, sut y cafodd ei greu, i brofi neu wrthbrofi unrhyw ddamcaniaeth presennol gronynnau a ffenomenau cysylltiedig. Wrth gwrs, byddai'n cymryd blynyddoedd, ond gyda phob dechrau, darganfyddiadau newydd sy'n troi drosodd y byd gwyddoniaeth.

Ffeithiau am y sbardun

Mae pawb yn gwybod bod y sbardun yn cyflymu gronynnau hyd at 99% y cyflymder golau, ond nid yw llawer o bobl yn gwybod bod y ganran yn hafal i 99.9999991% o cyflymder golau. Mae'r ffigur anhygoel yn gwneud synnwyr oherwydd y dyluniad perffaith a magnetau pwerus cyflymu. Dylem hefyd nodi rhai o'r ffeithiau llai adnabyddus.

Mae'r niferoedd a gynhyrchwyd yn y gwrthdrawiad o ronynnau yn ystod cyflymiad

Mae nifer o brotonau mewn criw	i 100 bln. (1011)
nifer y sypiau	i 2,808
Mae nifer y pasio proton trawstiau yn y parth synhwyrydd	hyd at 31 miliwn. ail parthau 4
Mae nifer y gwrthdrawiadau gronynnau ar y groesffordd	i 20
Cyfrol fesul data gwrthdrawiad	tua 1.5 MB
Meintiau o Higgs gronynnau	1 bit bob 2.5 eiliad (ar dwyster llawn y trawst ac yn unol â rhagdybiaethau penodol am yr eiddo y Higgs gronynnau)

Mae tua 100 miliwn. Nentydd o ddata sy'n dod o bob un o'r ddau brif synwyryddion gall mewn mater o eiliadau i gwblhau mwy na 100,000 o CDs. Mewn un mis yn unig mae nifer y disgiau wedi cyrraedd uchder fel bod pan fyddant yn gorwedd i lawr yn y stac, byddai'n ddigon i'r lleuad. Felly, penderfynwyd peidio â casglu'r holl ddata sy'n dod o'r synwyryddion, ond dim ond y rhai sydd yn cael defnyddio system gasglu data, sydd mewn gwirionedd yn gweithredu fel hidlydd i'r data. Penderfynwyd i gofnodi dim ond 100 o ddigwyddiadau a ddigwyddodd ar adeg y ffrwydrad. Bydd Gofnodwyd digwyddiadau hyn fydd archifo ganolfan ddata y system LHC, sydd wedi ei leoli yn y Labordy Ewropeaidd ar gyfer Ffiseg Gronynnau, sydd hefyd yn lle'r sefyllfa sbardun. A fydd yn cael ei gofnodi digwyddiadau sydd wedi cael eu cofnodi, a'r rheini sy'n cynrychioli gymuned wyddonol y diddordeb mwyaf.

aftertreatment

Ar ôl recordio can kilobytes o ddata i gael ei brosesu. At y diben hwn, mae mwy na dwy filiwn o gyfrifiaduron lleoli yn CERN. Pwrpas y cyfrifiaduron hyn yn prosesu data crai a ffurfio eu canolfan, a fydd yn ddefnyddiol ar gyfer dadansoddiad pellach. Ymhellach, bydd llif data a gynhyrchir yn cael eu cyfeirio at rwydwaith cyfrifiadurol GRID. Mae'r rhwydwaith ar-lein yn cysylltu miloedd o gyfrifiaduron sydd wedi eu lleoli mewn gwahanol sefydliadau o gwmpas y byd, clymu mwy na chant o ganolfannau mawr, sydd wedi eu lleoli ar dri chyfandir. Mae'r holl bwyntiau o'r fath yn gysylltiedig â CERN yn defnyddio ffibrau optegol - ar gyfer y gyfradd data uchaf.

Wrth siarad am ffeithiau, mae angen sôn hefyd am strwythur y dangosyddion corfforol. cyflymydd Twnnel yn gwyro o 1.4% ar y plân llorweddol. Gwnaed hyn yn y lle cyntaf i roi rhan fwyaf o'r twnnel cyflymydd mewn craig monolithig. Felly dyfnder y lleoliad ar y ddwy ochr yn wahanol. Os byddwn yn cymryd yn ganiataol o'r llyn, sydd wedi ei leoli ger Genefa y dyfnder yn 50 metr. Y rhan arall gan ddyfnder o 175 metr.

Y peth diddorol yw bod cyfnodau lleuad yn effeithio ar y sbardun. Gall ymddangos fel gwrthrych pell yn gallu gweithredu o bell. Ond nodir bod ystod lleuad lawn, pan mae ton o dir yn yr ardal Genefa, yn codi gymaint â 25 centimetr. Mae hyn yn effeithio ar hyd y wrthdaro. Hyd a thrwy hynny gynyddrannedig gan 1 milimedr, ac mae'r egni trawst yn cael ei newid gan 0.02%. Gan fod yn rhaid i'r egni i reolaeth trawst yn cael ei gynnal hyd at 0.002%, mae'n rhaid i'r ymchwilwyr ystyried y ffenomen hon.

Hefyd ddiddorol yw bod y twnnel Collider mae gan y siâp octagon yn hytrach na chylch, gan fod llawer yn cael eu. Onglau a ffurfiwyd adrannau byr. Maent yn cael eu trefnu synwyryddion gosod, a'r system sy'n rheoli y trawst o ronynnau cyflymu.

strwythur

Peiriant Gwrthdaro Hadron, lansio sy'n gysylltiedig â llawer o'r manylion a'r cyffro o wyddonwyr - dyfais anhygoel. Mae pob sbardun yn cynnwys dwy fodrwy. cylch bach o'r enw syncrotron proton neu, i ddefnyddio byrfoddau - PS. ffoniwch Mawr - Super Proton Synchrotron, neu SPS. Gyda'i gilydd mae'r ddwy fodrwy yn caniatáu i'r gyfran gwasgaru i 99.9% cyflymder golau. Felly Collider cynyddu a'r egni y protonau, gan gynyddu cyfanswm eu hegni o 16 gwaith. Mae hefyd yn caniatáu i'r gronynnau gwrthdaro â'i gilydd tua 30 Mill. Amser / s. am 10 awr. 4 prif synwyryddion yn cael ei sicrhau yn y rhan fwyaf o 100 terabeit o ddata digidol yr eiliad. Derbyn data o ganlyniad i ffactorau unigol. Er enghraifft, gallant ganfod gronynnau elfennol, sydd â gwefr drydanol negatif, ac mae ganddynt hanner-sbin. Gan fod gronynnau hyn yn ansefydlog, ac yna cyfeirio eu canfod amhosibl yn bosibl canfod yn unig eu ynni gael ei hallyrru ar ongl benodol i'r echelin trawst. Gelwir y cam yw lefel sbardun gyntaf. Mae'r cam yn cael ei ddilyn gan fwy na 100 o gardiau data arbennig, sy'n cael eu hintegreiddio yn y gweithredu rhesymeg. Mae'r rhan hon yn cael ei nodweddu yn bod yn ystod derbyn data yn ddetholiad o flociau ddata mwy na 100 tysyach mewn un eiliad. Yna, mae'r data yn cael eu defnyddio ar gyfer dadansoddi, sy'n cael ei berfformio gan ddefnyddio mecanwaith lefel uwch.

Nesaf Lefel Systems, i'r gwrthwyneb, yn derbyn gwybodaeth gan yr holl lif synhwyrydd. synhwyrydd Meddalwedd yn gweithredu yn y rhwydwaith. Mae y bydd yn defnyddio nifer fawr o gyfrifiaduron i brosesu blociau data dilynol, yr amser ar gyfartaledd rhwng y blociau o - 10 microseconds. Bydd angen i raglenni i greu arwydd o ronynnau, sy'n cyfateb i'r pwynt gwreiddiol. Y canlyniad yw set ddata ffurfiwyd cynnwys momentwm, ynni, a llwybr arall a gododd yn ystod un digwyddiad.

rhannau cyflymydd

Gall pob sbardun yn cael ei rannu yn 5 prif ran:

1) y electron-positron wrthdaro sbardun. Mae'r rhan hon yn ymwneud â 7 magnetau tysyach ag eiddo superconducting. Gyda nhw yn digwydd trwy gyfeiriad fforest gylchol y twnnel trawst. A hefyd maent yn canolbwyntio trawst mewn un llif y mae ei led yn gostwng i lled blewyn sengl.

2) solenoid muon Compact. Mae'r synhwyrydd wedi'i gynllunio ar gyfer dibenion cyffredinol. Mewn synhwyrydd fath yn chwilio am ffenomenau newydd ac, er enghraifft, chwilio am y gronyn Higgs.

3) Synhwyrydd LHCb. Arwyddocâd ddyfais hon yw i chwilio am quarks a'r gronynnau eu gwrthwynebu - antiquarks.

4) Yr Atlas gosod toroidal. Mae'r synhwyrydd wedi'i gynllunio ar gyfer obsesiwn y muons.

5) Alice. Mae'r synhwyrydd yn cipio gwrthdaro ïonau plwm, a gwrthdrawiadau proton-proton.

Anawsterau cychwyn y LHC

Er gwaethaf y ffaith bod y presenoldeb technoleg uchel yn dileu'r posibilrwydd o wallau mewn arfer mae popeth yn wahanol. Ystod oedi, yn ogystal â'r amser methiant y cynulliad cyflymydd. Mae'n rhaid i mi ddweud nad yw sefyllfa annisgwyl oedd hyn. Mae'r ddyfais yn cynnwys llawer o arlliwiau a gofyn cywirdeb o'r fath y mae gwyddonwyr yn disgwyl canlyniadau tebyg. Er enghraifft, un o'r problemau oedd yn wynebu'r gwyddonwyr ystod lansiad - gwrthod y magnet, a oedd yn canolbwyntio trawstiau o brotonau yn syth cyn y gwrthdrawiad. Mae'r ddamwain ddifrifol ei achosi gan ddinistrio mynydd oherwydd colli magnet superconducting.

Cododd y broblem hon yn 2007. Oherwydd ohono, lansiad y wrthdaro ohirio sawl gwaith, ac ym mis Mehefin cymerodd y lansiad, bron i Collider blwyddyn dechrau eto.

Mae lansiad olaf y wrthdaro yn llwyddiannus, mae'n casglu llawer o terabeit o ddata.

Peiriant Gwrthdaro Hadron, lansio a gynhaliwyd ar Ebrill 5, 2015, yn llwyddiannus yn gweithredu. Yn ystod bydd y trawstiau mis rhedeg ar ôl o gwmpas y cylch, yn raddol yn cynyddu pŵer. Amcanion ar gyfer yr astudiaeth fel y cyfryw, dim. Bydd trawstiau ynni gwrthdrawiad yn cael ei gynyddu. Mae gwerth y lifft 7-13 TeV TeV. Bydd y cynnydd hwn yn caniatáu i weld cyfleoedd newydd yn y gwrthdrawiad o ronynnau.

Yn 2013 a 2014. Roedd archwiliadau technegol difrifol o dwneli, chyflymwyr, synwyryddion ac offer arall. Y canlyniad oedd 18 magnetau deubegwn yn superconducting swyddogaeth. Dylid nodi bod cyfanswm nifer ohonynt yn 1232 gwaith. Fodd bynnag, nid yw'r magnetau sy'n weddill wedi mynd heb i neb sylwi. Fel arall, rydym disodli'r system o ddiogelwch rhag oeri i lawr, rhowch gwella. gwella hefyd y system oeri o fagnetau. Mae hyn yn eu galluogi i aros ar dymheredd isel, gyda pŵer mwyaf.

Os bydd popeth yn mynd yn dda, bydd y lansiad nesaf y sbardun yn digwydd dim ond ar ôl tair blynedd. Drwy'r cyfnod hwn yn cael eu trefnu gwaith a gynlluniwyd i wella, mae'r archwiliad technegol y wrthdaro.

Dylid nodi bod y gwaith atgyweirio yn costio ceiniog, heb ystyried y gost. Peiriant Gwrthdaro Hadron, fel 2010 werth cyfartal i 7.5 bln. Ewro. Mae'r ffigur hwn yn dangos y prosiect cyfan yn y lle cyntaf yn y rhestr o'r prosiectau mwyaf drud yn hanes gwyddoniaeth.

newyddion diweddar

Peiriant Gwrthdaro Hadron, lansio a gynhaliwyd ar ôl yr egwyl, yn llwyddiannus. Casglwyd data diddorol. Er enghraifft, cyflwynwyd tystiolaeth bod y syniad modern y gronynnau cywir. Mae hyn yn bosibl diolch i weithrediad cywir y CMS a LHCb synwyryddion. Mae'r synwyryddion pydredd BS ddal gan ddau meson, sef ffyddlondeb tystiolaeth uniongyrchol ddamcaniaethau cyfoes.

Mae'n werth gofyn y cwestiwn, sut mae'r prawf o ddamcaniaeth hon. Un ffordd - dyma'r dal gronynnau newydd. Hynny yw, os bydd gwrthdrawiad yn gronynnau elfennol newydd, sy'n golygu y dylai'r ddamcaniaeth fodern yn cael ei adolygu.

Mae gwyddonwyr yn canolbwyntio sylw ar y gronyn oherwydd gall ddangos neu o leiaf yn agor y drws i gyfeiriad supersymmetry. Mae hwn yn ddechrau da ar gyfer astudiaeth bellach ac yn gweithio yn y Ganolfan ar gyfer Ymchwil Gwyddonol yn Genefa.

Beth nesaf?

Ar ôl mynd i ddigwydd foderneiddio nesaf y wrthdaro yn cael y dasg o astudiaeth bellach o ronynnau. Yn benodol, bydd angen i ddysgu mwy am y boson Higgs. Er gwaethaf y ffaith bod ar gyfer y darganfyddiad hwn dyfarnwyd y Wobr Nobel, nid yw pob un ei nodweddion deall yn llawn ac yn profi. Felly, mae gwyddonwyr yn cael gwaith hir ac anodd am astudio'r hyn gronynnau anhygoel.

Yn ogystal, rhaid i chi barhau i weithio i brofi neu wrthbrofi theori supersymmetry. Er ei fod yn ymddangos braidd yn wych, ond mae ganddo hawl i fodoli. Peidiwch â meddwl bod yr holl sylw yn cael ei roi yn unig i'r rhifyn cyntaf o bwys ar gyfer pob prosiect wedi ei dîm ei hun o wyddonwyr sy'n gweithio yn y maes hwn.

Wrth gwrs, nid yw hyn yn yr holl dasgau sydd angen mynd i'r afael â gwyddonwyr. Gyda phob terabeit newydd o wybodaeth a dderbyniwyd rhestr o gwestiynau hategu yn barhaus, a gall eu atebion gael eu edrych i fyny dros y blynyddoedd.