Kako djeluje Veliki hadronski sudarač?

LHC

Većina ljudi zna da je Veliki hadronski sudarač razbijač atoma - veliki. Obuhvaća francusko-švicarsku granicu i bila je toliko skupa za izgradnju da je preko desetak vladinih i nevladinih tijela moralo uskočiti kako bi to učinili. Cijelom stvari upravljaju tisuće znanstvenika iz stotina zemalja, a koordinira Europska agencija za nuklearna istraživanja CERN. Glavni detektori su ogromni, zahtijevaju modne piste i mehaničke berače trešnje samo da bi ih servisirali. Jasno je da je to vrlo velika petlja - ali možemo dobiti više detalja od toga.

U stvarnosti, LHC je zapravo nekoliko vrlo velikih petlji, sve raspoređenih u lanac sve veće snage. Ispostavilo se da ubrzavanje čestice poput protona zahtijeva različite vrste hardvera na svom putu - magneti koji mogu rampirati česticu od 99% brzine svjetlosti do 99,9999% brzine svjetlosti zapravo nisu isti magneti koji mogu rampirati ista čestica od 1% brzine svjetlosti do 15%. Kao takav, sam LHC napaja se složenom zbirkom akceleratora čestica, radeći u nizu da postignu konačnu energiju čestica od 7 tera-elektronskih volti (TeV) ili više.



Ova karta, kao i većina LHC-a, prikazuje samo LHC glavnu petlju i Super Proton Synchrotron.

Ova karta, kao i većina LHC-a, prikazuje samo LHC glavnu petlju i Super Proton Synchrotron.



Prvi je Linearni akcelerator čestica (LINAC 2), koji proizvodi prilično jadnih 50 mega-elektronskih volti (MeV) i prosljeđuje eksperimentalne protone prvom od petljastih akceleratora lanca, Proton Synchrotron Booster (Pb). Petlja Pb brzo ubrzava čestice do oko 2 giga-elektrona volta (GeV) i prosljeđuje ih na puni protonski sinhrotron, koji nastavlja proces na oko 28 GeV. Odavde, protonski sinhrotron prelazi u ... SuperProtonski sinhrotron, koji može postići energiju od 400 GeV ili više. Fizičari su zapravo predložili nadogradnju SPS-a na super-SPS (da, to su dva super-a zaredom) tako da protoni mogu doseći puni TeV prije nego što se proslijede u glavnu petlju samog LHC-a.

LINAC je najblaži od akceleratora, pa čak i on

LINAC je najviđi od akceleratora, a čak je i apsolutna zvijer.



Te čestice putuju vrlo blizu brzine svjetlosti prije nego što ikad uđu u sam LHC - ali ubrzanje protona ispostavilo se da je posljednjih nekoliko djelića posto presudno za suvremene fizikalne eksperimente. Eksplozija protona u kvarkove je jedno - ali LHC nastoji stvoriti utjecaje koji toliko nasilno zapravo deformiraju tkivo prostora oko točke udara, pružajući beskrajno kratak prozor u istinski kvantni svijet. To ne dolazi lako - ili jeftino.

Imajte na umu da LHC-ov prsten nije sam po sebi eksperiment, već alat koji se koristi za pružanje eksperimenata s određenim resursom: nadnapunjenim česticama. Način na koji se točno trebaju koristiti te nabijene čestice diktiraTrenutno eksperimenti, koji se instaliraju na različitim točkama oko prstena, s različitim svrhama. Svega je sedam pokusa, ali četiri imaju daleko najviše pažnje: ATLAS, ALICE, CMS i LHCb.

ATLAS je vjerojatno najpoznatiji od LHC-ovih pokusa - tu je CERN prikupio većinu podataka koji su na kraju potvrdili postojanje Higgsovog bozona. Kratica je A Toroidal LHC aparati (malo se proteže za taj posljednji S ...) i zijeva promjera više od 80 stopa! ATLAS je dizajniran kao detektor opće namjene za do 40 milijuna događaja prelaska zraka u sekundi i prikuplja što više podataka o tim događajima.



ATLAS vs CMS

ATLAS vs CMS

CMS, ili Kompaktni muonski solenoid, pokušaj je postići isto što i ATLAS, ali na različite načine. Također detektor 'opće namjene', CMS je manji, ali magnetno koncentriraniji, stvara polje u četiri Tesle u odnosu na dva ATLAS-ova. Dizajniran je za promatranje otprilike istih pojava kao i ATLAS, ali usput čini malo drugačije kompromise. CMS je također pridonio pronalaženju Higgsovog bozona, ali u medijima se ne igra ni približno toliko.

S druge strane, ALICE je specijaliziranija. Nazvan eksperimentom velikog jonskog sudarača, njegova istraživanja ne daju prednost brzini čestica toliko zamahu, specijalizirana za mjerenje učinaka 'teških jezgara' poput razbijanja olova između 2 i 3 TeV. To stvara razinu razorne energije koja može potisnuti atome u formiranje kvark-gluon plazme, gdje se mogu slobodno kretati i djelovati, i nadamo se da će ih se promatrati u tim stanjima. To znači da je ALICE dizajniran za promatranje koncepta nazvanog Quantum Chromo-Dynamics (QCD), i poboljšava znanstveno razumijevanje ovog područja od kada je započeo s radom 2010. godine.

ATLAS je definitivno vizualno najimpozantniji od LHC pokusa.

ATLAS je definitivno vizualno najimpozantniji od LHC pokusa.

Zatim tu je ljepotica Velikog hadronskog sudarača (LHCb), koja je nedavno bila u vijestima jer je potvrdila vlastitu česticu: petokraka. LHCb je dizajniran za proučavanje egzotičnog ponašanja materije i, posebno, prirode asimetrije materije i antimaterije u svemiru - pitanje zašto uopće postoji preživjela materija. Teorija kaže da je na početku svemira Veliki prasak trebao stvoriti jednaku količinu materije i anti-materije. Ova se dva materijala uništavaju u interakciji, pa kako bi svemir mogao doći do ove točke u kojoj ima toliko materije, a malo ili nimalo antimaterije? LHCb je dizajniran da to sazna.

Misli o sljedećem velikom koraku za znanost o česticama vjerojatno će ostati u LHC-u neko vrijeme; umjesto da postavljaju posve novi građevinski projekt, znanstvenici se više brinu za povećanje lanca ubrzanja na LHC-u. Papučica gasa nedavno se ponovno otvorila nakon duge serije nadogradnji. Ne može se reći koliko je puta moguće fiziku na taj način pogurati naprijed, prije nego što sljedeći veliki znanstveni građevinski projekt mora početi iz početka, ispočetka.

Sada pročitajte: Što je Higgsov bozon i zašto je tako važan?

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com