Хадрон: Start. Ири Хадрон эмне? Кайда?

Биз Large Хадрон дагы 2007-жылдан тартып башталат бүгүн билебиз акселераторго, тарыхы. Башында ал кумах боюнча акселераторго хронологиясына менен башталды. түзмөк жонокой столдун үстүндө бата турган кичинекей түзмөк эле. Ошондо ылдамдаткычтар окуя туруктуу өнүгүп келген. Бул synchrotron жана synchrotron көрүндү.

Балким, абдан кызыктуу тарыхында 1956-жылдан тартып 1957-жылга чейинки мезгил болду. учурда, СССР илим, атап айтканда, табият, чет өлкөлүк бир туугандар артта эмес. тажрыйба топтолгон колдонуп, Бишкек Veksler деген СССР доктор илим бир бурулуш жасады. Алар учурда күчтүү synchrotron түзүлгөн болуп саналат. Анын иш кубаттуулугу 10 GEV (10 миллиард электрон VOLTS) болгон. Бул ачылыш буга чейин ылдамдаткычтар олуттуу мисал жараткан кийин: Large Electron-позитрон Collider, бир акселератор Swiss, Германия, Америка Кошмо Штаттары жашаймын. Алар баары бир жалпы максатты - .Элементардык негизги бөлүкчөлөрүнүн изилдөө.

Ири Хадрон италиялык баруучу күч-аракети менен биринчи орунга урматында-жылы түзүлгөн. Анын аты-Карло Rubbia, Нобел сыйлыгынын лауреаты болгон. анын ишинин жүрүшүндө Rubbia өзөктүк изилдөөлөр боюнча диалогдун уюмунун директору болуп иштеген. Бул куруу жана LHC жеринде изилдөө борбору болуп саналат иштетүүгө чечим кабыл алынды.

Кайда Хадрон?

Collider Тунис жана өлкөнүн ортосундагы чек койду. анын айланасы узундугу 27 километрди түзөт, ошондуктан ал көп деп аталат. тездик шакек кайра 50 175 метрге чейин барат. магнит 1232 Collider белгиленет. Мындай магнит энергия чыгымдары дээрлик жок, себеби, алар, бир тездеши үчүн максималдуу талаасын иштеп чыгуу мүмкүн дегенди түшүндүрөт издөөлөрдө, жатат. ар бир магнит жалпы салмагы 14,3 метр узундугу 3,5 тоннаны түзөт.

ар кандай физикалык объект болуп, Large Хадрон жылуулукту түзөт. Ошондуктан, ар дайым салкын зарыл. Бул максатта, температура 1,7 K боюнча суюк азот, 12 миллион литр колдонуу менен жүргүзүлөт. Мындан тышкары, суюк гелий (700,000 литр) муздатуу үчүн колдонулат, жана эн негизгиси - басым нормалдуу басым он эсе төмөн болуп, колдонулат.

Температура 1.7 K жылган -271 градус болот. Мындай температурасы дээрлик жакын абсолюттук нөл. Абсолюттук нөл бир дене болушу мүмкүн төмөнкү чегине, деп аталат.

туннелдин ички бөлүгү анча кызыктуу эмес. мүмкүнчүлүктөрү менен ниобий-титан издөөлөрдө кабелдик бар. Алардын узундугу 7600 км. жалпы салмагы 1200 тонна кабели болуп саналат. кабелдик ички - зымдардын 6300 1,5 миллиард километр жалпы алыстан менен бир түйүнүндө. Бул узундугу 10 астрономиялык бирдик барабар. Мисалы, күн жердин алыстыгы 10 мындай бирдик болуп саналат.

Swiss тарап менен - анын Роумингде тууралуу сөз кыла турган болсок, анда ал Collider шакек Санкт-Чынгыз жана Forno Voltaire French жагында жайгашкан шаарларында, ошондой эле Marin жана Vessurat ортосунда деп айтууга болот. PS деп аталган кичинекей шакек, диаметри чегарасы менен жайылтылат.

детрэнин être

суроого жооп алуу үчүн "LHC деген эмне?", сиз окумуштуулар кайрылуу керек. Көптөгөн окумуштуулар да мааниси жок, ал бүгүнкү күндө белгилүү илим пайда болгон бүткүл мөөнөткө көп ойлоп, ал туруп, илим, деп айтышат. Ири Хадрон болушу жана ишке киргизүү LHC менен бөлүкчөлөрдүн кагылышуу жарылуу болот деп карап жатышат. Бардык жакшы бөлүкчөлөр ар кандай багытта чачам. көп экенин жана маанисин түшүндүрө алат жаңы бөлүкчөлөрдү пайда кылуу.

илимпоздор бул бөлүкчөлөр табууга аракет кылган бир нерсе кулап - бул теориялык деп аталган доктор Петр Higgs башталгыч бөлүкчө тарабынан болжолдонууда "Хиггс бозону". Бул укмуш бир бөлүкчөнүн маалыматтын алып жүрүүчүсү болуп эсептелет. Бирок ал: "бөлүкчө Кудай" деп аталат. Аны ачып жатып, ааламды түшүнүү үчүн окумуштууларга түрткү алышмак. Ал 2012-жылы, 4-июлунда, Хадрон (жарым-жартылай болду, аны баштоо) окшош бөлүкчөнү табууга жардам тургандыгын белгилей кетүү керек. Бүгүнкү күнгө чейин окумуштуулар изилдөө үчүн аракет кылып жатышат.

Качанга чейин ...

Албетте, дароо эле туулат, эмне үчүн бул бөлүкчөлөр изилдөө үчүн ушул күнгө чейин окумуштуулар бар. Эгер аппарат бар болсо, анда аны, ар бир жолу көбүрөөк маалыматтарды атууга иштете аласыз. LHC иши чындык, - деп ал кымбат жагымдуу. Бир ишке ири сумманы түзөт. Мисалы, жыл сайын электр энергиясын колдонуу 800 млн. KW / с барабар. Энергия боюнча бул сумма 100 мын бир калк менен шаарды өрттөп кетти. Адам, орточо стандарттарга өзгөртүлгөн. Бул чыгымдарды камтыбайт. кайра иштетүү үчүн, компьютер-окула турган маалымат көп убакыт талап кылынат: - дагы бир себеби маалыматтардын чоң көлөмүн өндүрүү менен байланышкан протон менен кайчы жатканда LHC жарылуу пайда болот. Да карабастан, азыркы көз караш менен да, чоң, маалымат ала эсептөө күчү.

Дагы бир себеби - бул эч кандай кем белгилүү караңгы маселе. бул багытта Collider менен иштеген илимпоздор ааламдын көзгө аралыгы 4% гана экенин ишендирди. Бул эс алуу деп ойлоп жатат - бул кара материя жана кара энергия болуп саналат. Тажрыйбалык бул теория туура же туура эмес экендигин далилдөөгө аракет кылган.

Хадрон: же каршы

LHC бар коопсуздук шек кара материя теориясын алдыга койду. суроо туулат: "Хадрон: же каршы?" Ал көптөгөн илимпозду күлүшкөн экен. дүйнөнүн бардык улуу акылдар, эки категорияга бөлүнөт. "Каршы", мисалы, зат бар болсо, анда анын карама-каршы болушу керек деген кызыктуу теориясын коюшту. Акселератордук менен бөлүкчөлөрдүн кагылышуу кара бөлүгү кездешет. караңгы бөлүгү жана жүзүмдү көрбөйт бөлүгү коркунучу бар экенин. Андан кийин ал ааламдын өлүмгө алып келиши мүмкүн. Бирок, биринчи баштоо LHC кийин бул теориянын жарым-жартылай талкаланган болду.

мааниси Кийинки ааламдын жарылуу болот, же, тескерисинче, - туулган. Бул сүзүшүүдөн аалам пайда биринчи секунданын ичинде иш кантип байкоого болот деп ишенишет. жолу ал Биг Бенгден келип калды. Бул бөлүкчө кагылышуусу жараяны ааламдын туулган башында эле бирине абдан окшош деп эсептелет.

Дегенде илимпоздор текшерилет дагы жомоктогудай идея - бул экзотикалык моделдерин болот. Биз, адамдар сыяктуу эле башка өлчөмдөрү жана ааламдар бар деп айтууга бир теория Бул акылга сыйбаган, бирок бар. Ал эми калычтуусу, тездик менен жардам бере алышат.

Жөнөкөй сөз менен айтканда, акселераторго бар максаты аалам деген эмне, ал кантип жаратылганын, далилдөө же бөлүкчөлөрдүн жана ага байланышкан окуялардын кандай болгон теориясын четке кагуу үчүн түшүнүү болуп саналат. Албетте, бул жыл, ал эми илим дүйнөнү жокко ар баштоо, жаңы ачылыштар менен алып келет.

акселераторго жөнүндө маалымат

Ар бир адам тездик чейин 99% жарык ылдамдыгын бөлүкчөлөрдү тездетүүчү экенин жакшы билет, бирок көп адамдар пайызы 99,9999991% барабар экендигин билген эмес жарык ылдамдыгынын. Анткени, кемчиликсиз бир долбоордун Бул укмуштуудай сан мааниси жана күчтүү магнит ылдамдатат. Биз, ошондой эле анча белгилүү болгон кээ бир белгилей кетүү зарыл.

тездеши учурунда бөлүкчөлөр кагылышуу өндүрүлгөн саны

бир топ протондордун саны	100 млрд (1011).
өркөчүнө саны	2,808 үчүн
протон өтүп саны детекторунун зонасында кырдуу	31 млн. экинчи зоналары 4
кесилишинде бөлүкчө саны утур	20
кагылышуу маалыматтар боюнча көлөмү	1,5 MB
бөлүкчөлөр Higgs саны	1 ар бир 2,5 секунд бит (баканындай толук күчтө жана бөлүкчөлөр Higgs касиеттери жөнүндө айрым божомолдорго ылайык)

Болжол менен 100 млн. Эки негизги детекторлору, ар бир келген маалыматтардын агымдар тургай бир канча секунда ичинде 100000ден ашуун диск аягына чейин болот. бир эле айдын ичинде алар кабат-жылы качан жатып, качан-дисктерин саны ушунчалык бийиктикке жеткен, бул ай да жетиштүү болмок. Ошондуктан чынында маалыматтар үчүн чыпкалуу катары маалыматтарды жыйноо системасын пайдаланууга бардык маалыматтарды издөөчү келген, бирок ал гана уруксат берилген ким чогултуу үчүн эмес, чечим кабыл алынган. Бул жарылуу учурунда эле 100 жана окуяларды жазып алууга чечим кабыл алынды. Жазылган бул окуялар тездик кызмат орду болуп саналат бөлүкчөлөр, кызматташуу боюнча лаборатория жайгашкан LHC тутумунун маалымат борборун планы болуп калат. жазылган окуяларды жазылат жана илим чөйрөлөрү зор кызыгууну туудурат адамдар.

aftertreatment

маалыматтардын жүз килобайттар жаздыруу кийин таризделүүгө тийиш. Бул үчүн, дагы эки миллион ЭЭМ Хиггстин жайгашкан. Бул эсептөө максаты андан ары талдоо жүргүзүү үчүн пайдалуу боло турган чийки маалыматтарды иштеп чыгуу жана алардын базасын түзүү болуп саналат. Андан кийин түзүлгөн маалымат агымы багытталат бир компьютер тармагы Тор. Бул онлайн тармак дүйнө жүзү боюнча ар кандай мекемелердин жайгашкан ЭЭМ ми байланыштырып, үч башка континентте жайгашкан бир эмес, бир нече жүз негизги борборлору, уланат. максималдуу маалымат чен боюнча - баары упайлар оптикалык була аркылуу Хиггстин менен байланышкан.

жагдайлар тууралуу сөз кылып жатып, ал физикалык көрсөткүчтөрдүн түзүлүшү жөнүндө да белгилей кетүү зарыл. Туннели тездик горизонталдуу тегиздиктин 1,4% га алыстоо болуп саналат. Бул бирдиктүү асканын тездик туннелдин көпчүлүк үчүн биринчи орунда болду. Демек, карама-каршы тараптын жайгаштыруу тереңдик айырмаланат. Биз Дипломатиялык жакын жайгашкан көлүнөн алынган болжолдой турган болсок, тереңдик 50 метр болот. карама-каршы бир бөлүгү 175 метр терендикте бар.

кызыгы Ай этаптар акселератор таасир болуп саналат. Бул алыскы объектти сыяктуу сезилиши мүмкүн аралыкта иш-аракет кылышыбыз керек. Бирок, ал бир ай ичинде, ошондой эле көп 25 см катары көтөрүлүп, Geneva аймагында жер болуп көрбөгөндөй күч бар белгилей кетүү керек. Бул Collider узундугун таасир этет. Length бул 1 миллиметр менен чогулткан, жана нурлуу энергия 0,02% га өзгөрүп турат. нур контролдоо энергия 0,002% га чейин тартылууга тийиш болгондуктан, изилдөөчүлөр бул көрүнүштү эске алууга тийиш.

көп эле кызыктуу, Collider туннель караганда айлананын бир окука калыбын бар. Бурчтар кыска бөлүмдөрдөн түзүлгөн. Алар тездетилген бөлүкчөнүн жайнай башкарып негизги аныктоочу системасы уюштурулат.

түзүлүш

Хадрон, майда-чүйдөсүнө көптөгөн менен байланыштуу болгон жана ишке киргизүү жана илимпоздордун толкундануу - укмуштуудай түзмөк. Бардык тездик чөнтөктүн эки учундагы шакекчелерге турат. Small шакек протон synchrotron деп аталган же, кыскартууларды колдонууга - PS. Large шакек - Супер Протон Synchrotron, же SPS. Бирге эки шакекти Дисперс таандык 99,9% жарык ылдамдыгын берет. Ошентип, 16-жолу өз энергияны көбөйтүү, көбөйөт жана протондордун энергия Collider. Ошондой эле бөлүкчөлөрү бири-бирине болжол менен 30 млн. Убакыт / с менен сүзүшкөндө, берет. 10 саат. 4 негизги детекторлор секундасына санариптик маалыматтардын көбү 100 терабайттык алынган жатат. Айрым себептерден улам, маалыматтарды алуу. Мисалы, алар терс заряддуу болгон элементардык бөлүкчөлөр, таап, бир жарым-жип ийрибейт болушу мүмкүн. бул бөлүкчөлөр туруксуз болгондуктан, алардын аныктоо мүмкүн эмес эле устунду окко бир бурчта эмитирленген гана энергия аныктоо мүмкүн эмес багыт. Бул кадам биринчи түрткүч деңгээл деп аталат. Бул кадам логикалык ишке киргизилет 100дөн ашуун атайын маалымат-карталар аркылуу чыгат. Бул бөлүгү маалыматтарды алууда деп мүнөздөлгөн бир экинчи 100дөн ашык tysyach маалымат блокторду тандоо болуп саналат. Андан кийин, бул маалыматтар жогору турган механизм менен кездешкен талдоо үчүн пайдаланылат.

Кийинки Даража Systems, тескерисинче, бардык детекторунун агуудан маалымат алуу. Программа детекторунун тармагында иштейт. Ал жерде көп сандагы эсептөө кийинки маалымат блокторун иштетүү, блоктор ортосундагы орточо убакытты пайдаланууга болот - 10 Микросекунддар. Программалар түп-пунктуна ылайык, бөлүкчөлөрдүн бир белгисин түзүү керек болот. Натыйжада бир иш-чаранын жүрүшүндө пайда болгон кезде, энергетика, жана башка жолдо турган пайда болгон бир маалымат жыйындысы.

акселератор бөлүктөрү

Бардык тездик 5 негизги бөлүктөргө бөлүүгө болот:

1) электрон-позитрон акселератор Collider. бөлүгү издөөлөрдө өзгөчөлүктөрү менен 7 tysyach магнит болуп саналат. Алардын жүздөрү туннелдин чоргодо жетекчилиги менен кездешет. Ошондой эле, алар, анын туурасы бир тал чачы да туурасы төмөндөйт бир агымынын устун багытталган.

2) Компакт тилибизди электромагниттик. Бул детекторунун жалпы максат үчүн иштелип чыккан. Мисалы, мындай сточной-жылы жаңы кубулуштардын издеп жана, албетте, Higgs сызыгы издөө.

3) детектору LHCb. Бул аппарат мааниси .Элементардык жана аларга карама-каршы бөлүкчөлөр издөө болуп саналат - antiquarks.

4) toroidal орнотуу ATLAS. Бул детекторунун muons жазуу үчүн иштелип чыккан.

5) Элис. Бул детекторунун коргошун иондору жана протон-протон коллизияларды сүзүшүп басып алат.

Кыйынчылыктар LHC баштап

жогорку технологиянын болушу карабастан тажрыйба бардык каталардын мүмкүнчүлүгү башка жок. кечигүү учурунда, ошондой эле тездик жыйынга келбеген учурда. Мен бул күтүлбөгөн жагдай болгон эмес деп айта алам. түзмөк көп нюанстары бар жана окумуштуулар окшош жыйынтыктарды күтсө мындай тактыкты талап кылат. Мисалы, ишке киргизүү учурунда илимпоздорду туш болгон көйгөйлөрдүн бири - дароо кагылышуу алдында протон жыгач багытталган магнит, баш тартуу. Бул олуттуу кырсыгынан улам издөөлөрдө магнит жоготууга тоосунун жок болушу менен шартталган.

Бул маселе 2007-жылы пайда болгон. ал, Collider ишке киргизүү бир нече жолу жылдырылган, июнда ишке киргизүү болуп өттү, анткени бир жыл Collider ге баштады.

Collider акыркы ишке ийгиликтүү болгон, бул маалыматтарды көптөгөн терабайт чогултат.

Жылдын 5-апрелиндеги № 2015-орунга чыгып ишке киргизүү Хадрон, ийгиликтүү иштеп жатат. ай устундары шакеги айланып чуркайт учурунда, бара-бара күч-кубатын күчөтүү. сыяктуу изилдөөнүн максаттары, жок. кагылышуу энергия устундары менен көбөйөт. 7 13 денсоолугунан, денсоолугунан чейин көтөрүлүү наркы. Бул жогорулашы бөлүкчөлөрүнүн кагылышуусунан жаңы мүмкүнчүлүктөрдү көрүүгө мүмкүнчүлүк берет.

2013-жана 2014-жылы. туннелдер, ылдамдаткычтар, издөөчү жана башка жабдууларды олуттуу техникалык текшерүүлөр болгон. Натыйжада 18 жактуу магнит милдетин издөөлөрдө жаткан эле. Алардын жалпы саны 1232 даана экенин белгилей кетүү керек. Ошентсе да, калган магниттер көз жаздымында калган жок. Болбосо биз муздатуу каршы коргоо системасын алмаштыруу, жакшыртылган койду. Ошондой эле магнит жана муздатуу системасын жакшыртуу. Бул аларды максималдуу күчү менен, төмөнкү температурада сактоого мүмкүндүк берет.

Эгер баары ойдогудай өтсө, акселераторго кийинки ишке гана үч жылдан кийин өтөт. Бул мезгил аркылуу жакшыртуу үчүн пландаштырылган иш жүргүзүү пландалууда, Collider техникалык экспертиза.

Бул оңдоо баасын эске албаганда, бир тыйын турат тургандыгын белгилей кетүү керек. Хадрон, 2010-жылдын ошондой эле 7,5 млрд. Euro барабар болгон мааниге ээ. Бул сүрөттө илим тарыхындагы абдан кымбат долбоорлордун тизмесине биринчи кезекте, бүтүндөй долбоорду көрсөтөт.

Акыркы жаңылыктар

тыныгуудан кийин Хадрон, анын ишке өттү, ийгиликтүү болду. Кызыктуу маалыматтар чогултулган. Мисалы, далилдер туура бөлүкчөлөрдөн заманбап идеясы деп берилди. Бул CMS жана LHCb детекторлору, туура иш урматында мүмкүн болот. Бул детекторлор ажыроо BS Түздөн-түз далили тактык заманбап теориялары эки meson тарабынан кармалган.

Бул суроо, бул теориянын бир далили сурап кетүү керек. Мунун бир жолу - бул жаңы бөлүкчөлөрдүн тартуу болуп саналат. бир кагылышуу азыркы теориясы кайра карап чыгуу зарыл деген жаңы башталгыч бөлүкчөлөр пайда боло турган болсо, натыйжасы ушундай болот.

Илимпоздор бул көрсөтө алабыз, анткени, бөлүкчө, же жок дегенде supersymmetry көздөй эшикти ачып бурган. Бул Дипломатиялык Илимий изилдөө борборунун мындан ары изилдөө жана ишти баштоого жакшы башат болуп эсептелет.

Кийинкиси эмне?

Collider кийинки заманбап эмне кийин бөлүкчөлөр андан ары изилдөө милдети турат. Атап айтканда, ал Хиггс бозону тууралуу көбүрөөк билүү үчүн зарыл болот. Бул ачылыш боюнча Нобел сыйлыгы эмес, өзүнүн бардык мал-мүлкүн сыйланган толугу менен түшүнгөн жана далилденген карабастан. Ошондуктан, илимпоздор бул кереметтүү бөлүкчөлөрүнүн изилдөө боюнча узак жана оор жумуш бар.

Мындан тышкары, сиз далилдөөгө же supersymmetry теориясын жокко чыгаруу үчүн иштөөнү улантуу керек. Кичине бир аз керемет көрүнөт да, бирок аны орун алууга укугу бар. бардык көңүл гана, ар бир долбоор үчүн маанилүү биринчи маселе берилет деп ойлобогула бул тармакта иштеген илимпоздор өз командасы бар.

Албетте, бул илимпоздордун баары чечилиши керек болгон маселелер эмес. маалымат ар бир жаңы терабайт менен ар дайым толукталып суроолордун тизмесин алып, аларды жооп жылдан бери карап болот.